Zentral oder dezentral?
Ganz gleich, ob Neubau oder Sanierung: Die Installation von Lüftungsanlagen wird in Deutschlands Wohngebäuden immer häufiger. Um die Luftqualität in geschlossenen Räumen zu steigern und Heizkosten zu sparen, empfiehlt sich die Installation von Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung. Die Wahl der geeigneten Wärmerückgewinnungstechnologie und die Entscheidung zwischen zentralen oder dezentralen Lüftungsanlagen hängen von vielen Faktoren ab. Ein Überblick über die verschiedenen Arten der Lüftung mit Wärmerückgewinnung ist hilfreich für die Bewertung.
Wie Besitzer von einer Wohnraumlüftung mit Wärmerückgewinnung profitieren
Eine eigene Lüftungsanlage im Haus zu haben, ist längst kein Luxus mehr, sondern in zahlreichen Fällen notwendig für Gebäude und Gesundheit. Mit dem unaufhaltsamen Vormarsch der energieeffizienten Bauweise ist auch die Lüftungsanlage in die Häuser eingezogen. Andernfalls würde in Neubauten aufgrund der dichten Bauweise kaum Luftaustausch stattfinden. Doch auch in der Sanierung von Wohngebäuden schreibt die Bauordnung vor, dass bei dem Austausch von mindestens einem Drittel der Fenster oder der Dämmung von mindestens einem Drittel der Dachfläche ein Lüftungskonzept nach DIN 1946-6 vom Fachmann (z.B. einem Energieberater) zu erstellen ist.[1] Ohne ausreichende Luftwechselrate steigt der Feuchtegehalt der Raumluft, was zu Schimmelbildung führen kann. Zudem erhöht sich die CO2-Konzentration stark.
Es gibt eine Vielzahl von Lüftungssystemen auf dem Markt, die grob in zentrale und dezentrale Systeme unterteilt werden können. Die Wahl des passenden Geräts für ein Gebäude hängt von verschiedenen Gegebenheiten ab. Zusätzlich gibt es die freie Lüftung, bei der in der dichten Gebäudehülle neue Luftdurchlässe geschaffen werden. Die in der Abluft enthaltene Wärmeenergie geht vollständig verloren. Die Frage, ob eine Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung der Fensterlüftung vorzuziehen ist, ergibt sich aus dem Bestreben, möglichst energieeffiziente Gebäude zu errichten. Das Gebäudeenergiegesetz (GEG) 2024 beseitigt den letzten Zweifel und spricht sich klar für die kontrollierte Wohnraumlüftung mit Wärmerückgewinnung aus.
[1] https://www.baustoffwissen.de/wohnraumlueftung-nach-din-1946-6-20062024
Das Prinzip der Wärmerückgewinnung
Das Prinzip der Wärmerückgewinnung funktioniert im Grunde immer gleich: Die thermische Energie der Abluft aus dem Innenraum wird auf die Zuluft übertragen, wodurch weniger Heizenergie benötigt wird, um frische Luft von außen auf Zimmertemperatur zu erwärmen.
Technisch gesehen kann die Wärmerückgewinnung auf verschiedene Weise umgesetzt werden. Man unterscheidet zunächst zwischen rekuperativer und regenerativer Wärmerückgewinnung. Welche Technologie in der Anlage verwendet wird, hängt insbesondere davon ab, ob es sich um eine zentrale oder dezentrale Lüftungsanlage handelt.
Zentrale Lüftungsanlage
Bei der rekuperativen Wärmerückgewinnung werden der Abluft- und Zuluftstrom in getrennten Kanälen aneinander vorbeigeführt. Über einen Wärmeübertrager wird die thermische Energie des Innenraums an die zugeführte Luft übergeben. Aufgrund der Trennung von Zu- und Abluft kann keine Vermischung der beiden Luftströme oder Feuchteübertragung stattfinden (außer bei Verwendung eines Enthalpietauschers). Zentrale Lüftungsanlagen werden überwiegend in Neubauten installiert. Eine nachträgliche Implementierung in ein Bestandsgebäude ist nur mit erheblichem baulichem Aufwand möglich, da sich das Rohrnetz aus Ventilen, Schalldämpfern und Luftleitungen über das gesamte Gebäude erstreckt. Die Wärmerückgewinnung erfolgt in diesem Fall meist in Form der rekuperativen Wärmerückgewinnung über einen Rotationswärmetauscher, oder einen (Kreuz-) Gegenstromwärmetauscher (Bzw. -enthalpietauscher).[1] Letzterer besteht aus einer Vielzahl an luftführenden Kammern, deren Außenwände aus dünnem Aluminium, Polystyrol, oder anderen Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit gefertigt werden. Durch diese Kammern strömen gleichzeitig die aufgeheizte Abluft und entsprechend kältere Außenluft. Entweder im Gleich-, Kreuz- oder Gegenstromprinzip. Dabei gilt: je länger die Luftströme aneinander vorbeiströmen, desto mehr Zeit haben sie Wärmeenergie auszutauschen.
Bei einem Gegenstromwärmetauscher, bei dem beide Luftströme in entgegengesetzter Richtung aneinander vorbeigeführt werden, verlängert sich die Kontaktzeit der Ströme im Wärmeübertrager, was den Wirkungsgrad und die daraus folgende Effizienz der Wärmerückgewinnung entsprechend steigert.[2]
Ein Rotationswärmetauscher besteht aus einem Rekuperator, der sich aus zahlreichen dünnwandigen Kanälen in einem Stahlblechzylinder zusammensetzt. Die warme Abluft durchströmt eine Hälfte des Rekuperators, während die kalte Zuluft durch die andere Hälfte geführt wird. Die Wärmeübertragung erfolgt dabei durch die kontinuierliche Rotation des Bauteils, bei der sich die von der Abluft aufgeheizten Kammern in den kühlen Zuluftstrom drehen und ihre Wärme an diesen abgeben. Gleichzeitig drehen sich die von der Zuluft abgekühlten Kammern in den warmen Abluftstrom, um erneut aufgewärmt zu werden. Neben der Geschwindigkeit, mit der die Luftströme durch die Wärmeübertrager geleitet werden, spielt auch die Größe der Wärmeübertragerfläche eine entscheidende Rolle für den Wirkungsgrad. Mit größerer Übertragerfläche und einer höheren Wärmeleitfähigkeit des im Wärmetauscher verwendeten Materials steigt auch der Grad der Wärmerückgewinnung. Daher wird die Übertragungsfläche durch kleine Lamellen künstlich vergrößert. Bei modernen Geräten liegt der Wirkungsgrad von Platten- und Rotationswärmeübertragern zwischen 80 und 99 Prozent.[3] Aus diesem Grund werden sie in zentralen Lüftungsanlagen von Wohngebäuden bevorzugt eingesetzt.
[1] https://www.baunetzwissen.de/gebaeudetechnik/fachwissen/lueftung/waermerueckgewinnung-in-lueftungsanlagen-2468659
[2] https://www.inventer.de/wissen/grundlagen-der-lueftung/lueftung-mit-waermerueckgewinnung/
Dezentrale Lüftungsanlage
Dezentrale Lüftungsanlagen haben gegenüber zentralen Systemen den Vorteil, dass die Installation auch nachträglich im Bestand ohne erheblichen baulichen Aufwand möglich ist. Anstelle von Lüftungskanälen, die durch das gesamte Gebäude verlaufen und in den Zu- oder Abluftpunkten enden, werden einzelne Geräte bedarfsgerecht auf die einzelnen zu belüftenden Räume verteilt. So bieten sie speziell im Bestand eine wirtschaftliche und effiziente Lösung zur Verbesserung der Raumluftqualität durch die mechanische Belüftung der Innenräume. Leipfinger-Bader hat für die kontrollierte Wohnraumlüftung das dezentrale Lüftungssystem Premium im Produktportfolio. Im Gegensatz zu zentralen Lüftungsanlagen arbeitet dieses dezentrale System nicht mit getrennten Zuluft- und Abluftschächten, sondern im Pendelbetrieb. Das bedeutet, dass der strömungsoptimierte Lüfter seine Laufrichtung alle 50 Sekunden ändert.
Die Lüfter mit Wärmerückgewinnung arbeiten somit in zwei Phasen: der Abluft und der Zuluftphase. In der Abluftphase transportiert der Ventilator die verbrauchte Innenraumluft nach außen. Die Wärme der Raumluft wird an einen Wärmespeicher aus Keramik in der Mitte des Luftstroms abgegeben und dort zwischengespeichert.
Nach Beendigung dieser Phase ist dieser aufgeladen und der Ventilator verändert die Drehrichtung – die Richtung des Luftstroms ändert sich von außen nach innen. In der folgenden Zuluftphase wird frische Außenluft durch den Wärmespeicher geleitet.[1] Die gespeicherte Wärme wird an die einströmende, in der Regel kältere Außenluft abgegeben, die dann als gefilterte, erwärmte Frischluft in den Raum gelangt. Auf diese Weise bleibt ein Großteil der Raumwärme erhalten, wodurch der Heizaufwand deutlich reduziert wird. Je nach Anlage und Betriebsart fällt der Wirkungsgrad dabei unterschiedlich aus. Im Normalbetrieb (50 bis 75 Prozent der maximalen Förderleistung) liegt der Wirkungsgrad von dezentralen Geräten bei ca. 60 Prozent. Entscheidend ist die Fördergeschwindigkeit des Luftstroms. Je langsamer dieser sich bewegt, desto mehr Zeit hat das Medium, in diesem Fall der keramische Wärmespeicher, um Wärmeenergie aufzunehmen oder abzugeben. Dezentrale Geräte sind auch mit anderen Arten von Wärmetauschern verfügbar. Diese sind in der Regel weniger kompakt als die oben beschriebenen „Push-Pull-Systeme“, was die Platzierung der Geräte in der Außenwand (insbesondere bei Neubauten mit großen Fensterflächen) erschwert.
Regenerative Wärmeübertragung
Zahlreiche Systeme arbeiten nach dem Prinzip der regenerativen Wärmeübertragung. Dabei wird die Wärmeenergie indirekt über ein Speichermedium weitergegeben. Zu diesem Zweck wird die Wärmeenergie der Abluft an einen Festkörper (bei dezentralen Systemen meist aus Keramik wie beim Produkt von Leipfinger-Bader) abgegeben.
Dieser speichert die thermische Energie, um sie zeitversetzt an die Zuluft abgeben zu können. Ein großer Vorteil dieser Technologie ist ihre Simplizität. Da die Geräte abgesehen vom Lüfter über keine beweglichen Bauteile verfügen, sind sie deutlich weniger anfällig für Störungen und dadurch langlebiger und günstiger im Betrieb.
Dezentrale Lüftungen als wertvolle Lösung
Leipfinger-Bader setzt bei dem Lüftungssystem Premium auf ein statisches Speichermedium aus Keramik. Jeder, der schon einmal im Restaurant war, kennt diese Funktion: Der Teller wird vorgeheizt, damit das darauf drapierte Essen länger warm bleibt. Der Teller stellt im Lüftungssystem den keramischen Kern dar. Nur dass dieser nicht von einem Wärmebad, sondern von der Abluft erwärmt wird. Das Gericht entzieht dem Teller bis zum Moment des Temperaturausgleichs die Wärme. Gleiches passiert, wenn sich der Luftstrom umkehrt und der Keramikkern die gespeicherte Wärme an den Zuluftstrom abgibt. Der Keramikstein wird abwechselnd von der warmen Abluft, die den Speicher auflädt, und der kalten Außenluft, die ihn wieder entlädt, durchströmt. Die Umschaltung zwischen den Strömungen erfolgt automatisch über den bidirektionalen Lüfter. Diese Funktion wird in der Fachwelt als Pendelbetrieb beschrieben.
Die Installation unterscheidet sich stark von der zentralen Lösung. Punktuell werden pro Lüfter eine 170 bis 180 Millimeter Bohrung gesetzt. Eine dezente Innenblende fügt sich in die Architektur ein, sodass das Gesamtbild des Innenraumes nicht nachteilig beeinträchtigt wird. Die Steuerung erfolgt über ein zentrales Wandpaneel mit VOC-Sensor, im Regelbetrieb allerdings meist automatisch, ohne dass ein Nutzer Änderungen an der Lüftungsstufe vornehmen muss. Die Geräte des Unternehmens Leipfinger-Bader kommunizieren per Funkverbindung oder physischer Steuerleitung. Mischformen (teilweise Funk, teilweise Kabel) sind ebenfalls möglich.
Überdies ermöglichen Modbus-Protokolle eine Einbindung in ein Smart-Home-System, was den Nutzern ein Maximum an Komfort bietet.
Ein häufig genannter Kritikpunkt ist eine störende Geräuschkulisse bei dezentralen Lüftungssystemen. Doch auch in dieser Hinsicht kann Entwarnung gegeben werden. Störungen spielen insbesondere bei Gebäuden in lauten Umgebungen eine wichtige Rolle, also die Übertragung von Außenlärm nach innen. Die Lüftungsgeräte des Systems „Premium“ von Leipfinger-Bader beispielsweise zeichnen sich durch geringe Eigenschallemissionen und geringen Schalldurchgang aus: So dämmt das gewählte Lüftungssystem mindestens 37 dB(A) des Außenschalls. Der Geräteschall im Betrieb beläuft sich auf 25 beziehungsweise 30 dB(A) bei Stufe 2 und 3. Dies gewährleistet trotz des Einsatzes im Wohnumfeld einen hohen Komfort ohne übermäßige Geräuschbelastung.[1] Zudem wird in der hauseigenen Planungsabteilung darauf geachtet Geräte nicht an geräuschkritischen Stellen einzuplanen (z.B. dem Kopfende eines Betts). Die Bewohner können damit eine ruhigere und angenehmere Innenraumatmosphäre genießen, was besonders in Schlaf- und Arbeitsbereichen von großem Vorteil ist.
Die Wahl des geeigneten Systems
Die Abwägung, welches System für ein Gebäude geeignet ist, muss immer die Gesamtheit aller Faktoren berücksichtigen. Aus wirtschaftlicher Sicht kann man jedoch grundsätzlich sagen, dass bei der Nachrüstung in Bestandsgebäuden ein dezentrales System einer zentralen Lüftungsanlage vorzuziehen ist. Zwar zeichnen sich zentrale Lösungen, insbesondere bei Verwendung von Plattenwärmetauschern, durch ihren unübertroffenen Wirkungsgrad aus, dieser steht jedoch in keinem Verhältnis zum Mehrkostenaufwand durch die Installation des Rohrnetzes, der im Altbau durch die Nachrüstung einer zentralen Lüftungsanlage entsteht. Durch das Fehlen von weitläufigen Lüftungskanälen und den daraus resultierenden Abkofferung kann zudem das Maximum an Wohnfläche erreicht werden.
In großen Neubau-Gebäudekomplexen, die aufgrund einer erhöhten Innenlast eine besonders hohe Luftwechselrate erfordern, ist eine zentrale Lüftungsanlage hingegen von Vorteil (sofern diese von Anfang an in die Planung des Gebäudes einbezogen wurde). Zumal damit auch weitere Möglichkeiten der Raumluftkontrolle, wie Heiz- und Kühlregister, leichter zu integrieren sind. Da die Integration dieser bereits bei der Gebäudeplanung berücksichtigt wird, kann sie genau an die Größe, Auslastung und Verwendung der Räume angepasst werden. Dennoch bleiben dezentrale Lösungen eine Alternative, die längst nicht nur für den Nischenbereich effizient und zukunftsfähig eingesetzt werden können. Es lässt sich daher festhalten: In vielen Fällen lässt sich ein Großeinsatz mit Vorschlaghammer und Co. vermeiden.
Kontaktaufnahme
Leipfinger-Bader berät Sie gerne zu Lüftungssysteme. Füllen Sie dazu das Kontaktformular aus. Das Team von Leipfinger-Bader wird sich mit Ihnen direkt in Verbindung setzen.
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