Zentral oder dezentral?

Nachträglicher Einbau von Lüftungsanlagen

Bei gut gedämmten Gebäuden entfallen 30-40% der Wärmeverluste auf den nötigen Luftwechsel. Abhilfe bieten Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung. Wie steht es um ihre Wirtschaftlichkeit? Wann empfehlen sich eher zentrale, wann dezentrale Lösungen?

Text: Karl Torghele; Fotos: Gerhard Gruber u. a.

Die Gebäudesanierung bringt im Allgemeinen auch eine Veränderung der Dichtigkeit der Gebäudehülle mit sich. Neue Fenster und eine fachgerechte Ausführung von Dampfbremsen z. B. im Dachbereich führen dazu, dass der unkontrollierte Luftaustausch auf einen Bruchteil des ursprünglichen, unsanierten Zustands gesenkt wird. Das reduziert zwar die Wärmeverluste und beugt Bauschäden vor, führt aber dazu, dass entweder die Luftqualität leidet, oder der Nutzer sein Lüftungsverhalten anpassen muss. Denn Messungen zeigen, dass nach Sanierungen die CO2-Raumluftkonzentration und die relative Luftfeuchtigkeit ansteigen. Ersteres reduziert den »Erholungswert« und letzteres führt nicht selten zu Schimmelbildung und damit zu einer ernst zu nehmenden gesundheitlichen Belastung im Innenraum. Mechanische Lüftungsanlagen sind daher bei Sanierungen auch aus Sicht des Komforts und der Hygiene in Betracht zu ziehen.

Wirtschaftlichkeit

Wenn im Neubau der Einbau einer Lüftungsanlage eine besondere Planungsaufgabe darstellt, so gilt das in weitaus größerem Ausmaß für den Sanierungsfall. Die baulichen Gegebenheiten schränken meist die Möglichkeiten der Leitungsführung und Anlagenpositionierung ein. Diese Einschränkungen wirken sich auch auf die Kosten und damit auf die Wirtschaftlichkeit aus. In großvolumigen Neubauten sind für eine effiziente, zentrale Lüftungsanlage etwa 50-70 Euro/m² BGF zu veranschlagen. Bei einer Sanierung liegen die spezifischen Kosten meist im Bereich von 140-160 Euro/ m² BGF; also mehr als beim Doppelten. Mit den Einsparungen im Bereich der Lüftungswärmeverluste (ca. 15-18 kWh/m² BGF a bzw. ca. 1-1,50 Euro/m²a) können die Investitionskosten, Betriebs- und Wartungskosten nicht gedeckt werden. Als reine Energieeffizienz- bzw. Einsparmaßnahme sind Lüftungsanlagen in der Sanierung daher meist nicht wirtschaftlich. Es sind also andere Aspekte und Motive, die dann deren Einsatz sinnvoll erscheinen lassen.

Durch die bestandsbedingten Beschränkungen rücken außerdem individuelle und flexible Lösungsansätze mit dezentralen Geräten oder gar Einzelraumlüfter in den Fokus. Der Aufwand in der Luftverteilung reduziert sich dann im Allgemeinen deutlich. V. a. bei Lüftungskonzepten mit Einzelraumlüftern sind auch Reduktionen in den Investitionskosten zu erwarten: Erfahrungen zeigen, dass hier mit etwa 30 Euro/m² BGF zu kalkulieren ist. Nachteile ergeben sich allerdings im Bereich des Schallschutzes, in der Qualität der Filter und auch im Bereich der Wärmerückgewinnung.

Qualitätsstandards

Die normativen bzw. gesetzlichen Anforderungen für Lüftungsanlagen sind in Deutschland und Österreich unterschiedlich: Während in Deutschland ein normierter Maximalpegel von LAF,max,n = 32 dB eingehalten werden muss, gilt für Österreich eine gesetzlich verankerte Beschränkung für den Dauerschallpegel von LA,eq = 25 dB. Was die bei Lüftungsanlagen charakteristischen, gleichbleibenden Dauergeräusche angeht, ist die österreichische Anforderung also deutlich strenger. Anlagen, die in Deutschland die Anforderungen erfüllen, können daher in Österreich zu einem Verfehlen und somit zu einem erheblichen Mangel führen.

Zentrale und semizentrale Lüftungskonzepte

Ein zentrales Gerät mit zentraler Wärmerückgewinnung (optional auch Feuchterückgewinnung) bedient die einzelnen Zonen mit der erforderlichen Frischluftmenge. Bei semizentralen Lösungen kann zonenweise (Wohnung, Schulklasse, Büro etc.) die Luftmenge und auch Temperatur (Nacherwärmung oder Kühlung) reguliert werden. Die Vorteile einer zentralen Lösung bleiben trotz der individuellen Regulierbarkeit erhalten.

Beide Konzepte punkten bei verhältnismäßig einfacher, weil zentraler Wartung und auch hinsichtlich Schallschutz. Anlagengeräusche können relativ leicht »gebändigt« werden und auch der Schutz vor Außenlärm ist kein Problem. Hygienisch gibt es Vorteile, da der Filtertausch im Gegensatz zu dezentralen Lösungen leicht gewährleistet werden kann und auch i. A. bessere Filter eingebaut werden können.

Die Nachteile liegen im Bereich des Stromaufwands, der hier im Vergleich zu dezentralen Lösungen höher liegt (etwa 20 %), aber auch im Brandschutz, wo entsprechende technische Vorkehrungen im Leitungsnetz zu beachten sind. Auch ist die erzielbare Wärmerückgewinnung meist geringer, da Verluste in den Verteilleitungen wie auch geringere Effizienz von Wärmetauschern bei höheren Luftvolumen zu Buche schlagen.

In der Sanierung sind zentrale oder semi-zentrale Lösungen oft schwierig umzusetzen, da einerseits der Raum für eine zentrale Lüftungsanlage gefunden werden muss und weil die Lüftungsverteilung einen nicht zu unterschätzenden Platzbedarf aufweist. Dieser ist in den Steigzonen zu berücksichtigen, aber auch in der Horizontalverteilung, die eine Mindestraumhöhe erfordert (bei Wohnungen 10-15 cm, bei anderen Bereichen wie etwa dem Gewerbe ca. 20 cm).

Dezentrale Lüftungskonzepte

Bei dezentralen Lösungen kommen Lüftungsgeräte zonen- oder raumweise zum Einsatz, (vgl. z. B. eine Wohnung in einem Mehrfamilienhaus). Hauptvorteil dieser Variante ist, dass das Lüftungsverteilnetz deutlich reduziert werden kann. Damit steigt auch die Stromeffizienz der Anlage. Außerdem sind durch die relativ geringen Luftmengen auch bessere Wärmerückgewinnungsgrade erzielbar. Hinsichtlich der Investitionskosten zeigt sich, dass diese Lösung vergleichbar mit semizentralen Lüftungskonzepten ist.

Nachteile sind die höheren Wartungskosten, da bei jedem dezentralen Gerät Filter und Ventilatoren bzw. Motoren zu warten sind. Außerdem erfolgt die Frischluftansaugung meist über die Fassaden und geschieht somit unter Umständen auch an ungünstigen Positionen (z. B. Südfassade oder straßenseitig). Hinsichtlich des Schallschutzes ist zu beachten, dass neben der Schallabstrahlung im Bereich der Lüftungsauslässe auch die Geräteabstrahlung zum Anlagengeräusch beiträgt.

Dezentrale Kleinstelemente: Einzelraumlüfter

Die meist kostengünstigste Lösung für Lüftungsanlagen im Sanierungsfall sind Einzelraumlüfter: In die Außenbauteile werden raumweise Lüftungsgeräte mit Wärmerückgewinnung eingebaut. Diese können auch bei Teilsanierungen relativ einfach nachgerüstet werden. Mittels Kernbohrungen wird für jedes Gerät ein Wanddurchbruch geschaffen. Die Verlegung der erforderlichen Stromversorgung kann im Zuge der Sanierung mit geringem Aufwand erfolgen.

Am Markt werden kontinuierlich arbeitende wie auch reversierend arbeitende Geräte angeboten. Im zweiten Fall funktionieren diese wechselweise als »Pendel-Lüfter«: Der integrierte Wärmetauscherblock wird im Wechselbetrieb mit Zu- bzw. Abluft durchströmt. Dabei wird die im Wärmetauscherblock zwischengespeicherte Energie auf die Zuluft übertragen (Abb. 2).

Die Vorteile liegen in der einfachen raumweisen Regelung, dem Entfall von Verteilleitungen sowie in der leichten und individuellen Nachrüstung. Nachteile sind v. a. bei der Hygiene (Filterqualität, beschränkte Variabilität der Frischluftansaugung) und des akustischen Komforts zu sehen. Zum Geräusch des Lüfters selbst, der ja direkt im Aufenthaltsraum positioniert ist, kommt noch eine höhere Schallbelastung durch Außenlärm hinzu. Die Wärmerückgewinnung ist v. a. bei Pendel-Lüftern beschränkt. Was die Filter angeht, ist zu beachten, dass durch die vielen Einzelgeräte der Wartungsaufwand für den Filtertausch steigt. Hinsichtlich der Qualität der Filter schneiden die reversierend arbeitenden Systeme schlechter als kontinuierlich betriebene ab: Nachdem der Filter wechselseitig durchströmt wird, können Partikel vom Filter auch wieder in den Raum gelangen. Innenliegende oder ungünstig positionierte Räume können unter Umständen nicht erschlossen werden. Außerdem sind nicht alle Grundrisse gleichermaßen für dieses Lüftungskonzept geeignet, v. a. nicht innenliegende Räume wie etwa Bäder etc.

Anforderung an die Gebäudehülle

Der Einbau von Lüftungsgeräten erfordert eine Mindestqualität in der Dichtigkeit der Gebäudehülle. Dies ist nicht unbedingt nur wegen der Effizienz der Wärmerückgewinnung, sondern hauptsächlich hinsichtlich der Schadensvermeidung von Bedeutung: Bei Undichtigkeiten besteht die Gefahr, dass durch den Betrieb der mechanischen Lüftung in Überdruckzonen verstärkt feucht-warme Raumluft in die Konstruktion geführt wird, was zu schädlichem Kondensat in der Konstruktion führen kann. Besonders wichtig ist es daher, die Lüftung so zu gestalten, dass in den anderen Räumen keine oder nur geringe Druckunterschiede vorherrschen. Nur so können die »Belastungen« der Fugen möglichst gering gehalten werden.

Exkurs Passivhäuser

Seit etwa 1990 werden Passivhäuser mit Lüftungsanlagen gebaut. Nach mehr als 25 Jahren zeigt sich, dass die Nutzerzufriedenheit hoch ist und reklamierte Mängel meist nur auf schlecht eingestellte Lüftungen zurückzuführen sind. Denn allzu oft sind die Lüftungsraten zu hoch und nicht nach den hygienischen Anforderungen dimensioniert, was zu trockener Raumluft (Abb. 3) sowie erhöhter Staub- und Schallbelastung führt. Das Erfreuliche ist, dass diese Mängel meist mit wenig Aufwand behoben werden können, indem die Luftmengen an die hygienischen Erfordernisse in den Wohnräumen angepasst werden. Allerdings kann das auch bedeuten, dass bei rein luftbeheizten Passivhäusern die erforderliche Heizlast nicht mehr durch die Lüftung eingebracht werden kann. Da die erforderliche restliche Heizenergie in Passivhäusern sehr gering ist, erscheint in diesen Fällen eine einfach zu installierende Zusatzheizung über Strom als überlegenswert.

Resümee

Lüftungsanlagen sind im Zusammenhang mit umfassenden Sanierungen von Schulen, Kindergärten und von intensiv genutzten (Wohn-)Gebäuden ein zentrales Element in der Substanzsicherung und Sicherstellung der hygienischen Anforderungen. Gerade in Schulen sollte nicht unterschätzt werden, dass alleine durch Lüften in der Pause die Problematik einer schnell wieder ansteigenden, zu hohen CO2-Konzentration nicht verhindert werden kann (Abb. 4). Allerdings führen die meist beschränkenden Rahmenbedingungen des Bestands dazu, dass für die Installation einer Lüftungsanlage ein erhöhter Aufwand erforderlich ist und bereits erprobte Systeme nicht einfach umgesetzt werden können. Eine klassische Wirtschaftlichkeitsbetrachtung im Sinne von Investment zu Einsparung ist selten von Erfolg gekrönt. Erst die Betrachtung von Qualitätsstandards und der Fokus auf die Schadensvermeidung lassen den Einbau einer Lüftungsanlage auch in der Sanierung als sinnvolle Maßnahme erscheinen.

Die Erfahrungen zeigen, dass zentrale oder semi-zentrale Lösungen aus technischer Sicht zu bevorzugen sind. Gerade im Sanierungsfall sind aber solche Lösungen nicht immer umsetzbar. Dezentrale Lüftungskonzepte bilden dann eine durchaus in Betracht zu ziehende Lösung, auch wenn Nachteile v. a. im Bereich des Wartungsaufwands gegeben sind. Einzelraumlüfter stellen eine Sonderlösung von dezentralen Lüftungsanlagen dar und sollten nur dort zum Einsatz kommen, wo andere Lösungsansätze nicht umsetzbar sind.


Karl Torghele
1983-89 Studium der technischen Physik an der TU Wien, 1994 Dissertation. Seit 1995 Geschäftsführung von SPEKTRUM – Zentrum für Umwelttechnik & -management, Dornbirn (A). Seit 1996 Lehrtätigkeit an Hochschulen in Österreich und Liechtenstein.