Luftwechsel

In der Bauphysik ist Luftwechsel definiert als das Verhältnis des Luftvolumenstroms, also des Volumens der beim Lüften ausgetauschten Luft, zum Volumen des belüfteten Raumes.

Der Betrag des Luftwechsels ist als Verhältnis von zwei Volumina dimensionslos. Als Luftwechselrate wird der Luftwechsel pro Zeitspanne bezeichnet $\beta$ . Eine Luftwechselrate von 1/h bedeutet, dass der Volumenstrom der Zuluft gerade ein Raumvolumen pro Stunde beträgt:

\beta ={\frac {\text{Luftvolumenstrom}}{\text{Raumvolumen}}}

Aufgrund der Vermischung der Frischluft mit der vorhandenen Raumluft wird jedoch bei einem Luftwechsel von 1 die Raumluft nicht vollständig erneuert. Das Verhältnis der „tatsächlichen Lufterneuerung“ und des Luftwechsels ist eine charakteristische Kenngröße für das gewählte Lüftungskonzept und wird als Lüftungseffizienz bezeichnet.

Von verschiedenen Normen und Richtlinien werden in Deutschland Mindestluftwechsel in Abhängigkeit von der Nutzung der Bauwerke gefordert. So fordert zum Beispiel die DIN 4108-2 in Wohngebäuden bei konstanter Lüftung ein Grundluftwechsel von n = 0,5/h und bei Nichtwohngebäuden während der Nutzungszeit n = 4 x A_G /V x [1/h] mit A_G: Grundfläche in m² und V das Nettoraumvolumen, in m³ gefordert. In der DIN 1946-6 werden 4 Lüftungsstufen definiert: Lüftung zum Feuchteschutz, Reduzierte Lüftung, Nennlüftung und Intensivlüftung. Die resultierenden Volumenströme sind abhängig von der Wohnfläche und von der Anzahl der Sanitärräume sowie von der Anzahl der Nutzer.

Rechenbeispiel: Wohnraum für 4 Personen

Die Luftqualität in Wohnräumen wird maßgeblich von Geruchs- und Schadstoffbelastungen durch Körperausdünstungen, Tabakrauch, Wasserdampf (der durch menschliche Aktivitäten in der Küche, im Bad oder durch die Bewässerung von Zimmerpflanzen entsteht), Fäkalien- und Küchengerüche sowie Ausdünstungen aus Möbeln, Baustoffen und Textilien beeinträchtigt. Um die hygienischen Anforderungen einzuhalten, werden dem Wohnraum definierte Luftvolumenströme zugeführt. Sofern in der Wohnung keine auffälligen Gerüche entstehen, äußert sich ein ungenügender Luftwechsel häufig durch zu hohe Luftfeuchtigkeit.

Eine 4-Personen-Familie setzt pro Tag ca. 10 Liter Wasser frei. Dieses Wasser verteilt sich bei 100 m² Wohnfläche und einer Raumhöhe von 2,5 m auf 250 m³ Luft. Im Nachfolgenden soll Beispiel dargestellt werden wie dieses Wasser durch einen geeigneten Mindestluftwechsel abgeführt werden kann, so dass zum Beispiel Schimmelbildung verhindert werden kann.

Bei einer Lufttemperatur von 20 °C kann 1 m³ Luft maximal 17,3 g Wasserdampf aufnehmen. Bei einer relativen Luftfeuchte von 50 % sind es 8,7 g. Durch Lüften bei angenommenen 4 °C und 80 % rel. Feuchte hat die frische Luft 6,4 g/m³ bei Sättigung und 5,1 g/m³ bei der angenommenen Luftfeuchtigkeit.

Ein Kubikmeter Frischluft soll also bei den angenommenen Zahlen $8{,}7\,\mathrm {g} -5{,}1\,\mathrm {g} \approx 3{,}5\,\mathrm {g}$ Wasser aufnehmen. Um 10 l Wasser abzuführen müssen also 2833 m³ (10.000/3,5 = 2.857 m³) Luft pro Tag durch die Wohnung, entsprechend 11,3 Luftwechseln bzw. einer Luftwechselrate von etwa 0,5/h.

Bei einem vollständig fugendichten Haus müsste 11-mal am Tag stoßgelüftet werden. Nimmt man für die Stoßlüftung eine Luftwechselzahl von 9–15 an, muss demnach eine Stunde stoßgelüftet werden, bei Querlüftung (Luftwechselzahl 40) entsprechend rund 17 Minuten.

Diese Zahl reduziert sich auf 7 Lüftungsvorgänge unter ansonsten gleichen Bedingungen, wenn man eine Luftfeuchte von 65 % akzeptiert. Weil bei 65 % die Raumluft $65/50\cdot 8{,}7\,\mathrm {g} =11{,}3\,\mathrm {g}$ Wasserdampf aufnehmen kann, können daher $11{,}3\,\mathrm {g} -8{,}7\,\mathrm {g} =2{,}6\,\mathrm {g}$ Wasserdampf pro Kubikmeter beim Lüften mehr nach draußen befördert werden als bei 50 % rel. Luftfeuchte. Der nötige Luftwechsel kann weiter reduziert werden, indem gezielt nach dem Kochen und Baden gelüftet wird, denn bei nur kurzzeitig erhöhter Luftfeuchte bildet sich kein Schimmel.

Siehe auch

Einzelnachweise

1 2 Hermann Recknagel, Eberhard Sprenger, Karl-Josef Albers (Hrsg.): Taschenbuch für Heizung und Klimatechnik. 79. Auflage. Vulkan-Verlag, 2018, ISBN 978-3-8356-7405-9, S. 1912.
↑ DIN 4108-2 Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden - Teil 2: Mindestanforderungen an den Wärmeschutz. Beuth Verlag, Februar 2013, S. 30, Abs. 8.4.2 Berechnungsrandbedingungen für thermische Gebäudesimulationsrechnungen, Pkt. g) (beuth.de).
↑ DIN 1946-6 Raumlufttechnik Teil 6: Lüftung von Wohnungen – Allgemeine Anforderungen, Anforderungen zur Bemessung, Ausführung und Kennzeichnung, Übergabe/Übernahme (Abnahme) und Instandhaltung. Beuth Verlag, Dezember 2019 (beuth.de).

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[reckn_2018_S1912-1] 1 2 Hermann Recknagel, Eberhard Sprenger, Karl-Josef Albers (Hrsg.): Taschenbuch für Heizung und Klimatechnik. 79. Auflage. Vulkan-Verlag, 2018, ISBN 978-3-8356-7405-9, S. 1912.

[2] DIN 4108-2 Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden - Teil 2: Mindestanforderungen an den Wärmeschutz. Beuth Verlag, Februar 2013, S. 30, Abs. 8.4.2 Berechnungsrandbedingungen für thermische Gebäudesimulationsrechnungen, Pkt. g) (beuth.de).

[3] DIN 1946-6 Raumlufttechnik Teil 6: Lüftung von Wohnungen – Allgemeine Anforderungen, Anforderungen zur Bemessung, Ausführung und Kennzeichnung, Übergabe/Übernahme (Abnahme) und Instandhaltung. Beuth Verlag, Dezember 2019 (beuth.de).