Prüf- und Messverfahren für raumlufttechnische Anlagen - DIN EN 12599:2013 - Inhalte und wesentliche Änderungen

Die DIN EN 12599 beschreibt u. a. Verfahren und Messgeräte zur Feststellung der Gebrauchstauglichkeit von mechanisch betriebenen raumlufttechnischen Anlagen [2]. Ihren Einsatz findet sie:

• vor, während und nach der Übergabe,
• bei der energetischen Inspektion von Klimaanlagen nach der EU-Richtlinie 2010/31/EG „Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden“ [3],
• neu, auch bei der Anwendung an Anlagen in Wohnungen und Wohngebäuden.

Industrielle Anlagen oder andere Prozesse sowie z.B. wärmeerzeugende Anlagen, Kälteanlagen, Druckluftversorgungsanlagen, Wasseraufbereitungsanlagen gehören nicht zum Geltungsbereich. Die Norm gliedert sich in einen hierarchisch aufgebauten Hauptteil mit der Beschreibung des Arbeitsrahmens und –ablaufs und entsprechende umfangreiche Anhänge, in denen die Einzelthemen detailliert beschrieben werden. Dazu gehören:

• Anhang A: Vollständigkeitsprüfung,
• Anhang B: Funktionsprüfungen,
• Anhang C: Bestimmung des Umfangs der Funktionsprüfungen bzw. –messungen,
• Anhang D: Messverfahren und Messgeräte für die Funktionsmessungen,
• Anhang E: Sondermessungen,
• Anhang F: Vertragliche Vereinbarungen,
• Anhänge G bis I: Beispiele zu Anwendungen, Messunsicherheiten und Mess-protokollen.

Mit der Norm wird ein umfassender Leitfaden für die Bestimmung der nach VOB/C erforderlichen Abnahmeprüfungen gegeben.

Wesentliche Änderungen

Gegenüber dem Stand aus dem Jahr 2000 weist die Norm insbesondere folgende wesentliche Änderungen auf:

• Erweiterung des Anwendungsbereichs auf Prüfungen und Messungen „vor, während und nach der Übergabe“ statt nur während der Übergabe.
• Wohngebäude werden nicht mehr ausgeschlossen – hiermit wird der zunehmenden Bedeutung gut funktionierender Lüftungsanlagen im Wohnungsbau Rechnung getragen, für die es bisher bezüglich Prüf- und Messverfahren keine normative Grundlage gab.
• Deutlicher Bezug zur energetischen Inspektion von Klimaanlagen – dazu wurden Verfahren zur Messung der elektrischen Leistung mit aufgenommen.
• Einige Messungen aus dem Bereich Sondermessung wurden in den Bereich Funktionsmessung überführt, so z.B. die für die Energieeffizienz der Anlage wichtige Dichtheitsprüfung der Luftleitungen und –kanäle.
• Anforderungen an die Sauberkeit und Dichtheit der Anlage wurden mit Bezug zu entsprechenden Normen aufgenommen.
• Die Messung des Zuluftstroms in den Raum ist in allen Fällen durchzuführen. Die entsprechende Messunsicherheit ist von +/- 20% auf +/- 15% herabgesetzt worden.

Zusammenfassend trägt die Überarbeitung des Regelwerks den zunehmenden Anforderungen aus Sicht der Energieeffizienz und Raumluftqualität sowie der zunehmenden Bedeutung der RLT-Anlagen in Wohngebäuden Rechnung.

Durchführung der Prüfungen

Die Abfolge der Prüfungen ist in der DIN EN 12599 eng angelehnt an die typische Vorgehensweise bei der Abnahme einer RLT-Anlage. Vor der Durchführung anderer Prüfungen und Messungen steht die Vollständigkeitsprüfung (Anhang A) an. Diese soll sicher stellen, dass die Anlage gemäß der Spezifikation und den technischen Regeln gebaut ist. Dazu sind alle relevanten Unterlagen (Planungsdaten, Bestandsunterlagen etc.) zu sichten sowie Inspektionen vorwiegend als Sichtprüfungen an der Anlage durchzuführen. Dies umfasst Kontrollen, dass alle Komponenten gemäß Spezifikation korrekt angeordnet, eingebaut sowie unbeschädigt sind. Insbesondere gehören hierzu beispielsweise auch Prüfungen, ob:

• ein Abgleich der Anlage durchgeführt wurde,
• entsprechende Messstellen vorhanden sind,
• eine Luftdichtheitsprüfung (Anlage/Gebäude) durchgeführt wurde,
• alle zu wartenden Komponenten der Anlage entsprechend zugänglich sind, also Revisionsöffungen gemäß DIN EN 12097 [4] vorhanden sind etc.,
• die Sauberkeit der Anlage der DIN EN 15780 [5] entspricht, falls gesondert vereinbart.

Danach folgen Funktionsprüfungen und –messungen. Bei Vorhandensein mehrerer ähnlicher Elemente oder Bauteile in der RLT-Anlage dürfen diese stichprobenartig durchgeführt werden. Die Festlegung der notwendigen Anzahl dieser Prüfungen und Messungen beschreibt Anhang C anhand von vier Klassen (A bis D). Vor dem Einbau der Anlage sollte vertraglich vereinbart werden, gemäß welcher Klasse die Anlage bei der Übergabe geprüft werden soll.
Die Funktionsprüfungen (Anhang B) erfolgen bei laufender Anlage in verschiedenen Betriebszuständen mit dem Ziel, die Funktionsfähigkeit und das Verhalten der Anlage in verschiedenen simulierten Situationen inklusive Notsituationen festzustellen. Hierzu gehören Prüfungen der Laufrichtung von Ventilatoren und Pumpen, Funktionsprüfungen von Befeuchtern, Jalousie-, Brand- und Rauchschutzklappen, und stichprobenartige Prüfungen der Regeleinrichtungen und der Verriegelungen. Zudem sind auch Rauchproben zur Beurteilung der Raumluftströmung vorgesehen (Bild 1).

Funktionsmessungen

Der größte Teil der Norm beschäftigt sich mit der Beschreibung der Funktions- und Sondermessungen. Sondermessungen werden, wie das Wort schon sagt, nur in besonderen Fällen durchgeführt, z.B. wenn dies entsprechend vorher vereinbart wurde oder es aus anderen Gründen erforderlich ist. Den Umfang der Funktionsmessungen definiert die Tabelle 2 der Norm (Bild 2). In Abhängigkeit der Anlagenfunktionen sind entsprechende Messungen entweder obligatorisch, gemäß vorheriger vertraglicher Festlegung oder gar nicht durchzuführen. Die dazu notwendigen Verfahren und Geräte beschreibt Anhang D.
Im Rahmen der Normüberarbeitung erfolgten insbesondere bei den Funktionsmessungen viele Detailanpassungen, um den aktuellen Stand der Messtechnik zu berücksichtigen. Nachfolgend wird aus diesem Grund der Fokus auf einige wesentliche Funktionsmessungen gelegt, die gemäß Bild 2 in den einzelnen Bereichen Zentrale/Gerät, Raum, Luftleitungssystem und Gesamtanlage durchgeführt werden.

• Zentrale/Gerät

Obligatorisch müssen bei allen Anlagen zentral der Volumenstrom (Gesamtvolumenstrom), die Lufttemperatur, der Druckabfall am Filter sowie die Strom- und Leistungsaufnahme der Motoren gemessen werden. Die Hauptfunktion der RLT-Anlage, der Transport einer definierten Luftmenge, wird als Gesamtluftvolumenstrom am Zentralgerät überprüft. Dies erfolgt häufig innerhalb der Luftleitung mittels Netzmessung. Hierbei wird der Querschnitt der runden oder eckigen Luftleitung in mehrere gleiche Flächen unterteilt, in deren Schwerpunkt jeweils die Geschwindigkeit bestimmt wird. Der Volumenstrom ergibt sich dann als Produkt aus dem Mittelwert der Geschwindigkeiten und der Querschnittsfläche der Luftleitung (Bild 3).
Um die maximal zulässige Messunsicherheit von 10% nicht zu überschreiten, wird die Anzahl der Messpunkte in Abhängigkeit des hydraulischen Luftleitungsdurchmessers und des Abstands zur nächs­ten, die gleichmäßig verteilte Strömung beeinflussenden, Störstelle festgelegt. Die Durchführung der Messung erfolgt mit einem Luftgeschwindigkeitsmessgerät. Dabei sollte die Messsonde die Strömung in der Luftleitung möglichst wenig beeinflussen. Gut geeignet sind Staurohre in Verbindung mit Differenzdruck-Messgeräten hoher Auflösung von 0,1 Pa, besser 0,01 Pa. Vielfach ist die Umrechnung der Geschwindigkeiten aus den Messdrücken sowie die Mittelwertbildung und Berechnung des Gesamtvolumenstroms bei elektronischen Messgeräten bereits integriert, sodass das Endergebnis direkt abgelesen werden kann. Eine typische Anwendung zeigt Bild 4.
Das gleiche Messgerät kann häufig ebenfalls für die Messung des Druckabfalls am Filter sowie der Lufttemperatur eingesetzt werden. Um eine gute Anzeigegeschwindigkeit bei der Lufttemperaturmessung zu erzielen, eignen sich insbesondere schnell anzeigende Thermoelement-Sonden. Die Messung der elektrischen Leistung erfolgt mit entsprechenden Leistungs- oder Stromverbrauchsmessgeräten. Gesamtluftvolumenstrom und elektrische Leistung fließen auch in die Berechnungen zur Energieeffizienz der Anlage ein. Hier besteht ein enger Zusammenhang zur europäischen Gebäude-Energieeffizienzrichtlinie [3].

• Raum

Zur Sicherstellung einer guten Raumluftqualität sind insbesondere ausreichende Zuluftvolumenströme in die Räume in Übereinstimmung mit den Auslegungsdaten entscheidend. Sie müssen daher messtechnisch immer kontrolliert werden. Abluftvolumenströme sind gemäß vertraglicher Vereinbarung zu überprüfen.
Für Messungen an den Luftdurchlässen im Raum bietet die Norm verschiedene Verfahren an, von denen hier auf die häufig angewandte Trichtermessung und die Messung des Referenzdrucks näher eingegangen werden soll:
Bei der sogenannten Trichtermessung wird eine Messhaube dicht auf den Luftdurchlass gesetzt, sodass der gesamte Volumenstrom durch die Haube fließt. An der Stelle des kleinsten Querschnitts ist im Trichter in der Regel das Messelement platziert. Je nach Anbieter kann dies beispielsweise eine Punktsonde, ein Hitzdraht, ein Staurohr oder auch ein Flügelrad sein. Dazu haben folgende Faktoren einen großen Einfluss auf die Messgenauigkeit und sollten bei der Auswahl des Messgeräts berücksichtigt werden:

• Die Haube stellt einen zusätzlichen Strömungswiderstand am Luftdurchlass dar, der die freie Strömung beeinflusst. Der Druckverlust der Haube sollte klein gegenüber dem Druckverlust des Luftdurchlasses sein. Um dies zu erreichen, sollte die Querschnittsfläche der Haube möglichst groß sein und keine oder nur geringe Einengungen aufweisen.
• Je nach Luftdurchlass stellt sich in der Haube am Messquerschnitt keine homogene Strömung ein. Daher sind Mess-elemente, die über den gesamten Querschnitt messen, solchen mit Punktsonde vorzuziehen.

Ein Messtrichter mit einem flächig angeordneten Hitzdraht und großem Messquerschnitt ist in Bild 5 dargestellt. Aufgrund des geringen Strömungswiderstands ist dieser für genaue Messungen auch bei größeren Volumenströmen gut geeignet. Zusätzlich kann es sinnvoll sein, auch Temperatur, relative Feuchte und ggf. den CO2-Gehalt der ein- oder ausströmenden Luft oder der Raumluft an sich zu messen. Auf diese Weise kann gleichzeitig eine Aussage über die Zu- oder Abluftqualität getroffen werden. Hier knüpft der ebenfalls noch recht neue Teil 3 der VDI-Richtlinie 6022 [6] an, der entsprechende Parameter für die Raumluftqualität definiert.
Ein neues in die Norm aufgenommenes Verfahren zur Volumenstrombestimmung an Luftdurchlässen stellt die in Bild 6 gezeigte Messung des Referenzdrucks dar. Diese findet immer dann Anwendung, wenn vom Hersteller des Luftdurchlasses entsprechende Spezifikationen verfügbar sind. Gemäß diesen wird an einer vom Hersteller oder Lieferanten vorgegebenen Position am Luftdurchlass ein Differenzdruck Pu gemessen. Über einen durchlassspezifischen k-Faktor wird mittels einer einfachen mathematischen Gleichung oder über eine Tabelle aus dem Differenzdruck der Volumenstrom qv bestimmt:

qv = k · (P_u)ⁿ

(n = 0,5 … 1 herstellerspezifisch, typ. 0,5)

Elektronische Messgeräte können diese Messung weitgehend unterstützen, sodass der Anwender lediglich den k-Wert eingibt und dann den Volumenstrom direkt ablesen kann. Dies ist ein recht einfaches Verfahren, insbesondere auch bei Einstellarbeiten am Luftdurchlass, da das Messgerät bei der Einstellung angeschlossen bleiben kann und so die Änderung des Volumenstroms direkt abzulesen ist.
Messungen an Luftdurchlässen eignen sich ebenfalls zur Überprüfung des Lüftungskonzepts nach DIN 1946-6 [7]. Insofern bietet die Norm hier die notwendigen Verfahren für die Anwendungen an Lüftungsanlagen in Wohnungen und Wohngebäuden.

• Luftleitungssystem

Bei der Überarbeitung der DIN EN 12599 stand insbesondere die zunehmende Forderung einer hohen Energieeffizienz der Anlage im Vordergrund. In diesem Sinne wird die Dichtheit der Luftleitungen deutlich wichtiger, sodass die entsprechende Messung von den Sondermessungen in den Bereich Funktionsmessungen verlagert wurde. Die Normen DIN EN 1507 [8] und DIN EN 12237 [9] definieren dazu Dichtheitsklassen A bis D, deren Einhaltung, sofern vertraglich vereinbart, kontrolliert werden muss. Aufgrund der Zugänglichkeit sollte dies möglichst bereits in der Phase des Einbaus erfolgen. Das Luftleitungsnetz wird dazu in der Regel in verschiedene Abschnitte unterteilt. Ein Dichtheitsprüfgerät erzeugt dann mittels Gebläse in den entsprechend abgedichteten Abschnitten bei Zuluftleitungen einen Überdruck und bei Abluftleitungen einen Unterdruck, welcher jeweils möglichst in der Mitte des mittleren Betriebsdrucks liegen sollte. Die Norm schlägt +200, +400 oder +1000 Pa als Überdruck bzw. -200, -400 oder -750 Pa als Unterdruck vor. Der dazu notwendige Luftvolumenstrom entspricht dem Leckluftstrom, für den in Abhängigkeit der inneren Oberfläche und des Prüfdrucks in den obigen Normen Grenzwerte festgelegt sind. Bild 7 zeigt einen Geräteaufbau für diese Messung. Der Anwender wählt den Prüfdruck und gibt die innere Oberfläche ein. Das Gerät ermittelt den Leckluftstrom bezogen auf Fläche und Druck inklusive Grenzwertvergleich dann automatisch.

• Gesamtanlage

Ebenfalls neu aufgenommen für die Gesamtanlage wurde eine zusätzliche Sauberkeitsprüfung, sofern diese vorher vertraglich vereinbart wurde. Die Anforderungen an die Sauberkeit der Anlage werden national bereits seit vielen Jahren in der VDI-Richtlinie 6022 [10] beschrieben. Neu erschienen ist dazu im August 2012 die VDI 6022 Blatt 1.1 [11], die als Grundlage der Anlagenüberprüfung im Rahmen der Hygiene-Erstinspektion dient. Auf europäischer Ebene existiert zur Sauberkeitsprüfung seit 2012 die DIN EN 15780 [5].
Neben entsprechenden Grenzwerten für Zu- und Abluftleitungen sind dort auch Messverfahren zur Ermittlung des sogenannten Sauberkeitsgrades beschrieben. Ein Prüfset dazu zeigt Bild 8. Bei diesem einfachen Verfahren, vergleichbar dem in der DIN EN 15780 [5] beschriebenen
JADCA-Verfahren, werden mittels Wischtest mehrere Proben von einer definierten Fläche von 100 cm² genommen und auf einer Waage ausgemessen. Eine Aussage über den Sauberkeitsgrad kann damit direkt vor Ort getroffen werden.

Dokumentation

Zur Dokumentation der Übergabe muss ein vollständiger Bericht erstellt werden, dessen Inhalte in Abschnitt 9 der Norm beschrieben sind. Dazu sind u.a. für alle Arbeiten (Vollständigkeitsprüfungen, Funktionsprüfungen, Funktionsmessungen und Sondermessungen) Protokolle zu erstellen, für die die Norm Beispiele gibt.
Der Berechnung der für die Messungen wichtigen Messunsicherheiten widmet sich Abschnitt 8. Insbesondere für den Luftvolumenstrom gelten hier gegenüber der Version aus dem Jahr 2000 strengere Anforderungen, was die zunehmende Wichtigkeit einer gut funktionierenden RLT-Anlage in Bezug auf das Raumklima und die Energieeffizienz verdeutlicht.

Zusammenfassung und Ausblick

Die im Januar 2013 nach intensiver Überarbeitung und Ergänzung veröffentlichte DIN EN 12599 trägt als Standardwerk für Prüfungen und Messungen rund um die RLT-Anlage den immer strenger werdenden Anforderungen an die Gebäudeenergieeffizienz sowie die Luftqualität in Innenräumen und damit einhergehenden Anforderungen an die Qualität und Funktion der Gebäudetechnik Rechnung.
Die Forderung nach immer höherer Energieeffizienz bei gleichzeitig gesundheitlich zuträglicher Raumluftqualität lässt den Markt für maschinelle Lüftung voraussichtlich auch in den nächsten Jahren weiter wachsen. Langfristige Akzeptanz bei den Gebäude-Nutzern ist aber nur dann zu erreichen, wenn sowohl die Ausführung qualitativ hochwertig als auch die Funktion nachweislich gut ist. Hierin liegt eine zukünftig immer wichtiger werdende Aufgabe insbesondere des Fachhandwerks. Handwerker werden die Übergabe der RLT-Anlage zwar in den allermeis­ten Fällen nicht selbst durchführen. Über Funktionsmessungen im Rahmen der Einregulierung sollten sie jedoch sicher stellen, dass die Anlage der Auslegung entspricht und die erforderlichen Luftmengen in die Räume strömen.
Damit beugen sie eventuellen Gewährleistungsansprüchen sowie möglicherweise nachfolgenden aufwändigen Sondermessungen vor. Außerdem überzeugen sie mit der im Ergebnis guten Raumluftqualität die Gebäudebewohner nachhaltig vom Nutzen und der Notwendigkeit der RLT-Anlage.

Literatur:

[1]    DIN EN 12599:2013: Lüftung von Gebäuden – Prüf- und Messverfahren für die Übergabe raumlufttechnischer Anlagen

[2]    RLT-Anlagen gemäß Definition in DIN EN 12792:2003 Lüftung von Gebäuden – Symbole, Terminologie und grafische Symbole

[3]    EU-Richtlinie 2010/31/EG: Richtlinie 2010/31/EU des Europäischen Parlaments und des Rates vom 19. Mai 2010 über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden

[4]    DIN EN 12097:2006: Lüftung von Gebäuden – Luftleitungen – Anforderungen an Luftleitungs­bauteile zur Wartung von Luft-leitungssystemen

[5]    DIN EN 15780:2011: Lüftung von Gebäuden – Luftleitungen – Sauberkeit von Lüftungs­anlagen

[6]    VDI 6022 Blatt 3: Raumlufttechnik – Raumluftqualität – Beurteilung der Raumluft­qualität

[7]    DIN 1946-6: Raumlufttechnik – Teil 6: Lüftung von Wohnungen – Allgemeine Anfor­de­rungen, Anforderungen zur Bemessung, Ausführung und Kennzeichnung, Übergabe/Übernahme (Abnah­me) und Instandhaltung

[8]    DIN EN 1507:2006: Lüftung von Gebäuden – Rechteckige Luftleitungen aus Blech – Anforde­rungen an Festigkeit und Dichtheit

[9]    DIN EN 12237:2003: Lüftung von Gebäuden – Luftleitungen – Festigkeit und Dichtheit von Luftleitungen mit rundem Querschnitt aus Blech

[10]    VDI 6022 Blatt 1: Raumlufttechnik, Raum­luftqualität – Hygieneanforderungen an raumlufttechnische Anlagen und Geräte (VDI-Lüftungsregeln)

[11]    VDI 6022 Blatt 1.1 – Raumlufttechnik, Raumluftqualität – Hygieneanforderungen an raumlufttechnische Anlagen und Geräte – Prüfung von raumlufttechnischen Anlagen (VDI-Lüftungsregeln)

Autor: Dipl.-Phys. Johannes Lötfering, Mitglied im Normenausschuss NA041-02-50AA, Wöhler Messgeräte Kehrgeräte GmbH, GF

Bilder: Wöhler