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Lüften: Luftwechsel, Luftwechselraten

Luftwechselraten
Der Lüftungsaustausch in einem Gebäude
Lüftung von Wohnräumen
Vom Lüften und vom Sparen
Der dumme Bewohner - das größte Schimmelrisiko

weiterführend: Gutachten zu Schimmel | Lösungen gegen Schimmel
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Luftwechselraten



nach: Wegner u. Schlüter 1982; Erhorn 1986;
          Anonymous 1997; Krooß et al. 1997

siehe auch:
:: 10 Goldene Regeln gegen Schimmelpilz

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Der Lüftungsaustausch in einem Gebäude

Eine intensive Lüftung der Räume ist erforderlich, um die verbrauchte Atemluft (höherer CO2-Gehalt) auszutauschen, die Luftfeuchtigkeit, Schadstoff- und Staubkonzentration und die Radioaktivität zu verringern. In Schweden wurde in stark wärmegedämmten Wohnungen eine Erhöhung von der Dosis 110 mrem bis auf 380 mrem festgestellt. (Jede radioaktive Strahlung - ob natürlich oder künstlich- ist lebensfeindlich. Prof. Fritz-Niggli) Empfehlenswert ist daher ein Luftwechsel von 2 bis 3. Neben diesem Fakt ist die Reduzierung der Luftfeuchtigkeit ein wichtiger Aspekt der Lüftung.

Daneben sind aber auch die im Gebäude vorkommenden chemischen Schadstoffe, die internationale Forschergemeinschaft hat sich zur Beurteilung von Innenraumbelastungen auf etwa 20 chemische Hauptschadstoffe 1) geeinigt, und die Feinstäube von kleiner 10 Mikrometer Größe zu beachten. Chemische Schadstoffe kommen etwa zehnmal so häufig vor, wie unter freiem Himmel. Die Fein- bis Ultrafeinstäube können unmittelbar mit Atemwegserkrankungen und Allergien zu tun haben und vermutlich auch das Herz-Kreislauf-System beeinflussen. Es aber auch festzustellen, dass besonders das Rauchen oder Abbrennen von Räucherstäbchen die mit Abstand größte Luftbelastungen darstellen. Gefolgt wird dies von Ausdünstungen aus der Küche und beim Heizen. Eine ganzjährige Luftzirkulation ist das beste Mittel Schadstoffe im Gebäude gering zu halten. [1]

Unser Körper gibt ständig Feuchtigkeit an die Raumluft ab. Ebenso entsteht Feuchtigkeit beim Kochen, Duschen und durch Zimmerpflanzen. Die relative Luftfeuchtigkeit steigt an, wenn diese feuchtere Luft nicht von Zeit zu Zeit ausgetauscht wird. Erfolgt dies nicht ausreichend, so kann es unter Umständen an kühleren Bauteilen zur Kondensatbildung, wie früher an den einfachen Fensterscheiben, kommen oder in diesem Bereich ist die angrenzende Luftfeuchtigkeit höher. Das liegt daran, dass kühlere Luft weniger Feuchtigkeit aufnehmen kann.

Luftbedarf
Menschen atmen Sauerstoff mit der Luft ein und scheiden Kohlensäure und Wasserdampf aus. Diese sind je nach Gewicht, Nahrung, Tätigkeit und Umwelt des Menschen in den Mengen verschieden. Man rechnet im Mittel je Person 0,02 m3/Std. Kohlensäure und 40 g/Std. Wasserdampferzeugung. Der Kohlensäuregehalt von 1-3º/oo regt zum tieferen Atmen an, daher sollte der Anteil in der Wohnungsluft möglichst nicht über 1º/oo liegen. Das bedingt bei einfachem Lüftungswechsel je Stunde einen Luftraum von 32m3 für jeden Erwachsenen und 15 m3 für jedes Kind. (Die EnEV schreibt ein Lüftungswechsel von 0,6 bzw. 0,7 h-1 vor.) Entsprechend der tatsächlichen Lüftungsrate ist das erforderliche Raumvolumen zu wählen.

Die Schimmelpilzbildung allein einer falschen Lüftung zuzuordnen ist grundsätzlich abzulehnen. Es sind hierfür meist mehrere Ursachen, z.B. unzureichende Temperierung der Oberfläche oder auch unzweckmäßiger Materialeinsatz verantwortlich.
Schimmelpilz entsteht aber nicht nur an der kalten sondern auch an den warmen Wandoberflächen, also auch an einer wärmegedämmten Außenwand, wenn die entsprechenden Lebensbedingungen vorhanden sind. Diese Zusammenhänge werden im Schimmelbuch erläutert. Es kann zum Beispiel auch eine Abschätzung mit einem Berechnungstool zur Schimmelpilzbildung vorgenommen werden.

Durch das Fraunhofer Institut wurde die Luftwechselzahl untersucht. In einer Tabelle werden die Werte aufgeführt.

Lüftungsart

Luftwechselrate pro Stunde

Dauer der Lüftung für einen Luftaustausch

geschlossene
Fenster und Türen
0,0 bis 0,5 mindestens 2 Std. (je dichter die Fenster,
so geht der Wert gegen Unendlich)
Fenster gekippt 0,5 bis 2,0 0,5 Std. bis 2 Std
halb geöffnetes Fenster 5 bis 10 6 bis 12 Min
völlig offenes Fenster 9 bis 15 4 bis 7 Min.
Querlüftung 40 1,5 Min.

Sehr dichte Fenster sind ungünstig. Ebenso bringen gekippte Fenster nur einen geringen Luftaustausch. Besser sind ein offenes Fenster oder eine kurze Querlüftung. Die Argumente, täglich 3 bis 4 mal kräftig lüften, erfordern immer die Anwesenheit eines "Lüfters", ganz zu schweigen von der Gewohnheit und der Einstellung. Auch bei Abwesenheit erhöht sich die Luftfeuchtigkeit z.B. durch die Zimmerpflanzen. Die Lüftung ist die wichtigste Maßnahme, um die Luftfeuchtigkeit in den Räumen zu senken.

In Schweden wurde daher eine zusätzliche Zwangsbe- und Entlüftung eingeführt. Es gibt einfache Systeme, die nur aus dem Schlafzimmer, der Küche und dem Badezimmer die Luft absaugen und durch regelbare Lüfterdosen in den Wänden der Wohnräume Luft nachstömen lassen. Neuerdings werden in Deutschland hochgedämmte dichte Fenster mit undichten Lippendichtungen eingebaut. Nach der energetischen Sanierung eingebaute und ständig laufende Abluftventilatoren in der Wohnung (Bad oder WC) sollen eine Zwangslüftung bewirken. Ein Abschalten ist natürlich untersagt.

Es werden auch die Argumente der "atmenden Wände" genannt. Hier wird sicherlich die sorptionsoffene Wandbeschichtung und das Diffusionsgefälle nach außen gemeint. Ersteres reguliert den Feuchtehaushalt in der Wohnung, z.B. beim Kochen wird der Wasserdampf kurzzeitig von der Wandfläche aufgenommen und das Kondenswasser schlägt sich nicht bzw. nur wenig auf Wandfliesen nieder. Zweiteres wird durch die äußere Wandbeschichtung, z.B. bei einer Kunstharzbeschichtung oder das Wärmedämmverbundsystem, weitestgehend unterbunden. Im Extremfall kann sich in dieser Grenzschicht Feuchtigkeit ansammeln. Insgesamt wird durch die Diffusion verhältnismäßig wenig Feuchtigkeit nach außen abgegeben.

Aber, und das wird bei der Lüftungsargumentation vergessen, nur über die ungehinderte Diffusion kann die Wandkonstruktion trocken bleiben. Ist die Wand feucht, so erhöht sich die Wärmeleitfähigkeit je Baustoff extrem und die Folge sind höhere Heizenergieverbräuche. In einem extremen Fall in Zwickau (2001) veränderte sich der u-Wert einer Innenwand aus Beton zu einem ungeheizten Treppenhaus von ca. 1,9 W/m²K auf über 4 W/m²K. In der folgenden Tabelle wird die aus dem Raum abgeführte Feuchtigkeit durch Diffusion und Lüften in Abhängigkeit von der Außenlufttemperatur gegenübergestellt.

Temperatur
 der Außenluft
 [ºC]

Diffusion durch die Außenwand [g/h] (Abhängig von der Größe und dem Wandaufbau/Materialien)

durch einfachen Luftwechsel (Abhängig vom Raumvolumen, der Innentemperatur und
Feuchtigkeit und der Feuchtigkeit der Außenluft.

- 20 5,5 436
-10 4,8 378
0 3,2 242
+10 0,4 15

Allerdings steht die notwendige Lüftung im Widerspruch zur alten WSchVO 95 und der neuen EnEV 2000.

In Busse wird auf eine Mindestanforderung an Luftaustausch in Wohnungen von 0,8h-1 gefordert, wonach keine Schimmelpilzbildung erfolgt. Die selbe Lüftungsrate bzw. etwas mehr wurde von mir bereits 1994 in einem Vortrag gefordert.

Herr Prof. Dr. Hausladen vertrat 1997 die Meinung, dass bei ständiger Einhaltung von Luftwechselzahlen von 0,2 bis 0,3 h-1 keine Schimmelbildung erfolgt. Das Dichtmachen der Gebäude ist der richtige Weg, um die Witterungseinflüsse auszuschalten. Für die geringere Lüftung wurde verschiedene Argumente dargelegt, wie dass die Grenzwerte der Geruchsabgabe (Maßeinheit olf) kaum erreicht werden und für ca. 50 % der Menschen eine Luftmenge von 5 m³/h ausreicht. Die VDI sieht 30 m³/h vor. Frau Prof. Dr. Eicker betrachtete einen Luftwechsel von 0,3 bis 0,4 h-1 plus einer angenommenen unkontrollierten Lüftung, das sind 0,5 h-1, als ausreichend. ( Im Artikel zur Luftfeuchtigkeit wird die Lüftungsraten gegenübergestellt und es wird deutlich, dass diese nicht ausreichen.)Hier wird mit den hohen Lüftungswärmeverlusten argumentiert, die mit der Dichtheitsprüfung Blower Door-Verfahren zu überprüfen ist. Nach der EnEV liegt bei einer Fensterlüftung die Lüftungswechselrate zwischen 0,6 h-1 mit Nachweis durch das Bower Door-Verfahren und ohne Nachweis bei 0,7 h-1. Bei Abluftanlagen liegen die Werte zwischen 0,45 und 0,6 h-1. Durch die EnEV richten sich die notwendigen Lüftungswechselraten nicht nach den hygienischen Erfordernissen, sondern nach anlagentechnischen Möglichkeiten. (Anmerkung: Eine unkontrollierte Lüftung durch Ständerbauwände verursachen Tauwasserschäden infolge von Dampf-Konvektion an der Holzkonstruktion und zuzüglich beträchtliche Wärmeverluste und sollte in diesem Fall auch vermieden werden.) Herr Prof. Dr. Hauser legte 1999 dar, dass bei einer Erhöhung der Luftwechselrate um 0,1 h-1 der Energieverbrauch sich jeweils um 7 kWh/m²a erhöht( gilt nur ohne Wärmerückgewinnung). Bei den vorgesehen hygienisch notwendigen Lüftungsraten von 0,8 h-1 entspricht dies 56 kWh/m²a. Geringere Lüftungsraten von 0,45 h-1 ergeben dagegen nur 31,5 KW/m²a, dann fällt das Verhältnis zu den Transmissionswärmeverlusten nicht ganz so krass aus. Ein Ultraniedrigenergiehaus soll nur 30 kWh/m²a benötigen und ein Null-Heizenergiehaus kommt mit 16 kWh/m²a aus. Hier vergisst man aber einiges, dass man jedoch bei der Dokumentation eines Projektes zu Niedrigenergiehäuser (BINE V. 1.5.98) in einer Grafik sehr deutlich sieht. (Leider widersprechen sich die Balkendiagramme mit den Absolutwerten, so dass gemittelt werden musste) Bei den 9 Häusern liegt im Schnitt der Wärmeverlust durch Lüftung bei 60 % und das entspricht 70 kWh/m²a. Im Ergebnis wird von einem Luftwechsel von 0,8 bis 1,3 h-1 gesprochen. Damit wird der bereits genannte Wert bestätigt. Die Transmissionswärmeverluste liegen bei 46 kW/m²a und einem u-Wert = 0,36-0,4 W/m²K. Unabhängig davon, dass effiziente energetische Lösungen gesucht werden müssen, stört das Problem "Lüftung", weil damit alle schön gerechneten Ergebnisse nicht aufgehen. Warum soll man auch 20 oder mehr cm Dämmwolle an die Fassade kleben, wenn ca. das 4-fache der Wärmeverluste allein durch das Lüften entsteht. Daher soll die Lüftungsrate so klein wie nur möglich sein. Dann stimmen die Verhältnisse wieder. Natürlich kann man durch eine Wärmerückgewinnung, wie sie in der Industrie schon sehr lange bekannt ist, durch Gleich-, Gegen- oder Kreuzstromverfahren, erzielen. Mit dieser Technik kann ein Teil des Lüftungswärmeverlustes reduziert werden. Die Effektivität ist abhängig von der Funktionsweise und der Gebäudegröße sowie deren Nutzung. Hier sei nur Bemerkt, dass diese Anlagen einer ständigen Wartung unterliegen, sonst können sie schnell zu Brutstätte von Mikroorganismen werden.

Es geht eigentlich um etwas ganz anderes. Mit wissenschaftlich nicht immer begründbaren Argumenten, die meist auf Simulation beruhen, z.B. Klimakatastrophe, Treibhaus-Effekt, Erderwärmung samt Abschmelzung der Polkappen, baldigen Rohstoffmangel usw. wird das wirtschaftlich unsinnige Superdämmgeschäft begründet. (Wobei ernstzunehmende Umweltprobleme anstehen und hier nicht wegdiskutiert werden sollen. Aber man versucht immer wieder der Bevölkerung durch Bedrohungen Angst einzuflößen, um wirtschaftliche Interessen durchzusetzen.)
Das Verhältnis von Transmissionswärmeverluste zur Dämmung ist keine Gerade sondern eine Hyperpel und findet ihre (energetische) Wirtschaftlichkeit im Bereich bei einem u-Wert bei 0,5 bis 0,4 W/m²K. Das wird mit ausreichend dicken speicherfähigen Massivwänden oder einer Dämmung2) von wenigen Zentimeter (5,5-12 cm Optimum bei 8 cm) erreicht. Mit 5,5 cm Dämmung wird die gleiche wirtschaftliche Wirkung erzielt, wie mit einer 12 cm dicken Dämmung. Warum soll daher unnötig viel Dämmung an ein Hauswand angebracht werden? Eine Superdämmung bringt keine nennenswerte Energieeinsparung. In dem o.g. wirtschaftlichen Bereich liegen die Transmissionswärmeverluste etwa mit den Lüftungswärmeverlusten gleich. Werden 20 oder 40 cm Dämmung an die Außenwand angebracht, so würden die Lüftungswärmeverluste ca. 80 % der benötigten Heizenergie betragen. Das Mehrkostennutzenverhältnis ist dann ohnehin nicht gegeben.

Der Lüftungswärmeverlust resultiert einmal aus der Temperaturdifferenz und aus der Tatsache, dass jede feuchte Luft eine bestimmte Energiemenge beinhaltet, die bei gleicher Temperatur und Zunahme der relativen Luftfeuchte ansteigt.
So hat zum Beispiel eine Luft mit 10ºC und rel. LF 50 % 20 kJ/kg, bei 70 % sind das 24 kJ/kg. Eine Luft mit 20ºC und einer rel. LF 50 % 39,5 kJ/kg und bei 70 % sind das 47,5 kJ/kg. Die absolute Luftfeuchte bei 20ºC ist nicht ganz doppelt so groß, wie bei 10ºC. Der Energieinhalt der Luft ist annähernd doppelt so groß. Damit besteht ein annäherndes Verhältnis. Da in einer Wohnung die Zimmertemperaturen um die 20ºC liegen und viele andere Einflussfaktoren wirken, ist es zweitrangig, ob bei 19ºC oder 21ºC gelüftet wird. Aus dem Mollier-h,x-Diagramm kann auch keine eindeutige Bevorzugung einer bestimmten rel. Luftfeucht entnommen werden (50 % oder 70 %), wo aus der energetischen Sicht am günstigsten gelüftet werden sollte. Fakt ist jedoch, dass mit jedem Lüftungsaustausch Energie, die Bestandteil der feuchten Luft ist, hinaus gelüftet wird. Hinzu kommt die Absenkung der Zimmertemperatur beim Lüften, wenn die Außenlufttemperatur niedriger ist. Weitere Ausführungen unter Luftfeuchtigkeit in der Wohnung.

Mit der EnEV unternimmt man den Versuch den Menschen in einen Thermosbehälter zu stecken. Die einzige undichte Stelle bei einer Thermoskanne, wo Wärme vorschnell entweicht, ist die Öffnung. Also muss diese ordentlich zugekorkt werden. Um maximal Energie einzusparen, darf auf keinem Fall gelüftet werden, sonst funktioniert das Rechenmodell nach der u-Wert-Methode nicht.

Ein Berechnungsformel, wie viel weniger Gesundheit entspricht eine Energieeinsparung von so und soviel kW Heizenergie, lässt sich sicherlich nicht aufstellen. Auch wenn man eine Statistik erheben würde, welche Bürger durch eine Allergie oder ähnliche Erkrankung in Folge durch Schimmelpilz-, Schadstoff- oder Staubelastung bei geringerer Lüftungszahl betroffen sind, lässt sich die Gesundheit mit keiner wirtschaftlichen Größenordnung messen oder auch bewerten. Sicherlich gibt es einige Bürokraten, die auch das schaffen, nachdem ihre Kollegen bereits festlegten, welche DIN-Normen, Vorschriften u.a. zur den "anerkannten Regeln der Technik" gehören (siehe §15 der EnEV). Damit wird Erfahrungswissen administrativ außer Kraft gesetzt.

Nun soll hier nicht für ein Gesetzesverstoß geworben werden, auch wenn nach dem Härtefallparagraph die Möglichkeit der Ausnahmeregelung besteht, aber jeder soll für sich selbst nachdenken, ob lieber eine kleine Spende in das marode Staatssäckel in Form eines Bußgeldes zweckmäßiger ist oder ob man seine eigene Gesundheit auf das Spiel setzt.

1) Das Umweltforschungszentrum (www.ufz.de) hat die Zahl längst auf insgesamt 120 Substanzen erweitert.
2) Eine Dämmung ist das letzte Mittel, wenn möglich sollte darauf verzichtet werden. Ein wärmedämmendes und -speicherndes Massivmauerwerk ist die bessere Konstruktion. (Berechnungstool zur Wärmedämmung eines Massivmauerwerkes)
[1] Krüger, A.; Interview mit Prof. Herbarth UFZ in hallo Leipzig vom 30.7.05, Der Witz um die Feinstaub-Kriege auf der Straße

Autor: Peter Rauch
Dieser Beitrag ist ein Bestandteil vom E-Handbuch
Schimmelpilze in Wohngebäuden

:: Fachbuch: Schimmelpilze in Wohngebäuden (Leseprobe)
:: Schimmel Fachliteratur vom IB Rauch

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Lüftung von Wohnräumen

Wohnräume lüftet man am besten, indem man die Fenster vollständig öffnet und über eine Querlüftung (Fenster auf beiden gegenüber liegenden Hausseiten öffnen) einen intensiven Luftaustausch sicherstellt. In der Regel reicht es aus, Räume täglich 3 mal (morgens, mittags und abends und wenn jemand beruftstätig ist, dann morgens und abends entsprechend länger) mindestens 5 Minuten als "Grundlüftung" intensiv zu lüften. Bäder/Duschen müssen nach jedem Wannenbad/Dusche ca. 5 Minuten als "Zusatzlüftung" gelüftet werden. So gelüftet, geht kaum Heizwärme verloren! Es gilt der Merksatz: Öfters kurz und intensiv ist besser als lang und wenig wirksam. Der TÜV (siehe Fachbuch von Isenmann) empfiehlt während der täglichen Nutzung stündlich 5 bis 10 Minuten zu Lüften.

Je mehr Personen eine Wohnung nutzen, desto mehr muss auch gelüftet werden. Auskunft gibt der so genannte Belegungsfaktor (siehe Fachbuch von Isenmann und unter Literatur).

Wenn die Gebäudeöfffnungen nicht gegenüber liegen und deshalb keine direkte stoßweise Querlüftungung möglich ist, muss länger gelüftet werden, da in diesem Fall mehr Zeit benötigt wird, um den notwendigen Luftaustausch durchzuführen (siehe hierzu Artikel Anmerkungen von Isenmann unter Literatur).

Das Lüften mit angekippten Fenstern ist Unsinn. Wegen der geringen Öffnung kommt es zu einem viel zu kleinem Luftaustausch (siehe Tabelle). Bei Dauerlüftung über angekippte Fenster kühlen sich die Wandoberflächen im Bereich des Fensters so stark ab, dass es an diesen Stellen oft zu Feuchteschäden und hohen Wärmeverlusten kommt.

Fensterstellung

Luftwechselrate h-1
Fenster geschlossen 0,1 .. 0,3
Fenster gekippt, Rolladen geschlossen 0,3 .. 1,5
Fenster gekippt, ohne Rolladen 0,8 .. 4,0
Fenster halb offen 5,0 .. 10,0
Fenster vollständig geöffnet 9,0 .. 15,0
Fenster ganz offen, Durchzug / Querlüftung ca. 40

Eine wesentlich bessere Raumluftqualität lässt sich durch die sogenannte "kontrollierte Wohnungslüftung" herstellen. Für Niedrigenergiehäuser und Passivhäuser wird diese Art der Lüftung standardmäßig eingesetzt. Dabei wird die Abwärme an die hereinkommenden frische Luft abgegeben, wodurch der relativ hohe Energieverlust einer Fensterlüftung entfällt.

Quelle: wikipedia

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Vom Lüften und vom Sparen
Der dumme Bewohner - das größte Schimmelrisiko

Fehrenberg:
 Aha - dann stellt ja wohl der dumme Bewohner das größte Schimmelrisiko dar, wenn das gedämmte Haus nicht die Ursache sein kann.

Richter:
In gewisser weise ja. Der Bürger hat die Idee des Energiesparens verinnerlicht, und jetzt kann er anscheinend nicht mehr richtig lüften.

Fehrenberg:
Er hat ja auch zu recht Angst davor, die teure heiße Luft zum Fenster hinaus zu lassen. Was ich als geradezu pervers empfinde, ist, dass die Industrie uns heute - gegen einen Aufpreis - zur Schimmelabwehr undichte Fenster anbietet, nachdem sie uns jahrelang fugendichte Fenster als das Nonplusultra angepriesen hat. Durch Fenster mit eingebauter Undichtigkeit kommt dann wieder eine gewisse Minimallüftung zustande, wie es früher der Fall war.

aus: Vom Lüften und vom Sparen (Ein Streitgespräch)
in: bild der wissenschaft plus, 3/2005, S. 13-15

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