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Luftqualitätsansprüche
Energieeinsparung ist eine ökonomische und ökologische Notwendigkeit. In den Fokus gelangte sehr früh der sparsamere Umgang mit der Heizenergie: während die ersten gesetzlichen Vorschriften in erster Linie den Heizenergiebedarf durch einen verminderten Transmissionswärmebedarf (dickere Dämmschichten) verringerten wurden bald auch Anforderungen an die Dichtheit der Gebäude gestellt. Die Bauteile werden nicht in herkömmlicher Handwerkstradition miteinander verbunden, Türen und Fenster mit der Wand vermörtelt, sondern mit technologisch hochwertigen Folien luftdicht miteinander verklebt. Die Luftdichtheit muss mit Hilfe des Blower-Door-Test nachgewiesen werden.
Ziel war und ist es, den Luftaustausch von innen nach außen und umgekehrt nur noch bewusst über die Fensterlüftung oder lüftungstechnische Anlagen zu ermöglichen.
Neben der Energieeinsparung wurden bald „Nebenwirkungen“ deutlich: wird nicht bewusst und sachgerecht gelüftet, reichert sich die Luftfeuchte in der Raumluft an und schlägt sich an den kühlsten Stellen des Raumes nieder. Schimmel ist die Folge. Diese unschönen und ungesunden Nebenwirkungen luftdichter Gebäude wurden bald erkannt.
Viel länger dauerte es bis deutlich wurde, dass es nicht unbedingt am Unterrichtsstoff liegt, wenn Schülerinnen und Schüler schon in der zweiten Schulstunde an Müdigkeitserscheinungen litten. Schuld kann auch eine dramatische Erhöhung des Kohlendioxidgehaltes der Raumluft sein, wie in der Folge dargestellt wird.
CO2-Messverlauf - Klassenraum mit Fensterlüftung:
Die dargestellte Messreihe zeigt die CO2 Anreicherung der Raumluft trotz Fensterlüftung. Der Luftaustausch in den Pausenzeiten reicht nicht aus, das Kohlendioxid vollständig herauszulüften, es reichert sich in der nächsten Unterrichtsstunde weiter an. Es werden Werte von bis zu 4.500 ppm erreicht! Damit werden die vom Umweltbundesamt angegebenen Grenzwerte im Leidfaden für die Innenraumhygiene in Schulgebäuden von 1.000 ppm deutlich überschritten.
Schlussfolgerung aus diesen Feststellungen:
Räume, in denen sich viele Personen auf relativ kleiner Fläche über längere Zeit aufhalten müssen eine mechanische Unterstützung der Lüftung erhalten.
Lüftungsanlagen in Schulen sind kein „Kür“ sondern „Pflicht“
Nach den Erfahrungen, die das Gebäudemanagement der Stadt Aachen bei Sanierung der Käthe-Kollwitz-Schule mit verschiedenen Lüftungsanlagen gemacht hat reicht ein personenbezogener Außenluftstrom von 20 m³/h aus um hygienisch akzeptable Luftverhältnisse zu garantieren.
Lüftungssysteme:
Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wurden 2004 unterschiedliche Lüftungssysteme auf ihre Tauglichkeit für den Sanierungsfall untersucht
• Fensterlüftung und maschinelle Lüftung
• Zentrale und dezentrale Lüftungsanlage
• Abluft und zu- und Abluftanlagen
• Dimensionierung 15m³/h und 30m³/h je Schüler
Lüftung im Aachener Standard:
Aufgrund der Untersuchung hat sich das Gebäudemanagement der Stadt Aachen in dem Aachener Standart Energie 2010 selbst verpflichtet, bei Neubaumaßnahmen und umfassenden Sanierungsmaßnahmen mechanische Lüftungsanlagen gekoppelt mit effizienten Wärmerückgewinnungsanlagen > 75% Rückgewinnung in Schulen einzubauen.
Umsetzung:
Im Zuge der Umsetzung des Konjunkturprogramm II wurden umfassende Sanierungsmaßnshmen (Wand, Dach, Fenster, Lüftung) an zwei Schulen durchgeführt .
Es wurden dezentrale Lüftungsanlagen mit einer Leistung von 600 m³/h ( 20 m³/Schüler )eingebaut. Die Lüftungsgeräte wurden unter der Decke an der Klassenraumrückwand platziert. Die Steuerung der Lüftungsanlage erfolgt je Lüftungsgerät bzw. je Klassenraum autark. Beim Überschreiten einer CO2-Konzentration von 600 ppm schaltet das Lüftungsgerät ein und wenn die CO2 Konzentration einen Wert von 500 ppm erreicht ist ab. Diese einfache Steuerung stellt zu jeder Zeit eine gute Luftqualität sicher. Im Sommer, wenn die Fenster geöffnet werden, reduziert sich die CO2 Konzentration in der Raumluft auch infolge der Fensterlüftung, mit der Auswirkung, dass das Lüftungsgerät frühzeitig abschaltet.
Die Gesamtkosten der Sanierung lagen (2010/2011) bei rund 900 Euro/m² BGF.
CO2-Konzentration mit Lüftungsanlage:
Die nachfolgende Graphik zeigt die CO2 -Konzentration in einer Grundschule mit einer solchen Lüftungsanlage Der Mittelwert der CO2 -Konzentration über eine Unterrichtseinheit liegt im Mittel bei 1.000 ppm und erfüllt die Anforderung des Umweltbundesamtes und der VDI-Regelwerke (VDI 13779, VDI 6040).
Raumluftfeuchte mit Lüftungsanlage:
Ein weiterer positiver Effekt einer maximalen Auslegung von 20 m³/h und Schüler ist, dass die Raumluft im Winter nicht übermäßig entfeuchtet wird. Wie im nachfolgendem Diagramm ersichtlich ist, verringert sich die relative Raumluftfeuchte infolge des Betriebes der Lüftungsanlage von 45 % auf 38 %, was das Vorurteil einer zu trockenen Raumluftfeuchte hervorgerufen durch Lüftungsanlagen in Wintermonaten widerlegt.
Akzeptanz:
Die Schüler als auch die Lehrer nehmen die neue Technik im Klassenraum sehr gut an und erfreuen sich täglich über die nicht nur messbar sehr gute Raumluftqualität.
Die Grundlage dieser Akzeptanz ist auch die Fein-Einstellung der Lüftungsanlage, die verhindert, dass der Schallleistungspegel von 30dB(A) nicht überschritten wird. Die Lüftungsanlage ist somit auch bei Stillarbeitszeiten kaum wahrzunehmen.
Aachen, August 2011