Bild: elvisor - stock.adobe.com
Bei jedem Einatmen ziehen wir Menschen 78 % Stickstoff (N) und 21 % Sauerstoff (O₂) in unsere Lungenbläschen. In der Luft ist bereits ein kleiner Anteil an Kohlendioxid (CO₂) von nur 0,04 % enthalten. Beim Ausatmen hat sich die Zusammensetzung der Luft selbstverständlich verändert. Den Stickstoff geben wir ungenutzt wieder ab. Vom Sauerstoff behalten wir eine ordentliche Portion und reduzieren daher den Anteil beim Ausatmen von 21 auf 17 %. Diese 17 % reichen sogar aus, um jemanden, der nicht mehr selbstständig atmen kann, durch Beatmung notdürftig zu versorgen. Aber auf Dauer wirkt es nicht gerade erfrischend, mit diesem geringen Anteil auskommen zu müssen.
Zwangsläufig entsteht ein zweiter Effekt des Ausatmens. Wir reichern beim Ausatmen diese Atemluft mit CO₂ an. Der Wert steigt von 0,04 auf 4 %. Würden wir in eine über den Kopf gezogene Plastiktüte atmen, hätten wir beim ersten kompletten Atemzug den Vergleichswert einer Beatmung und bei weiteren Atemzügen eine zunehmende Verschlechterung der Luftqualität. Wir würden bereits nach wenigen Atemzügen besinnungslos und würden bei fortgesetzter Atmung in eine Tüte ersticken.
Handelt es sich jedoch um einen Raum, in dem wir atmen, so reicht uns meistens der Sauerstoffanteil zum Überleben. Dies liegt daran, dass die Räume, in denen wir gewöhnlich atmen, nicht luftdicht sind. Seit Jahrtausenden bauen wir nämlich keine luftdichten Behausungen, auch weil wir sonst
ersticken würden.
Erste Gedankengänge
Nehmen wir an, Sie setzen sich mit drei guten Freunden in einen winzigen Raum von vier Quadratmetern Grundfläche und zwei Metern lichter Höhe, der luftdicht nach außen verschlossen ist. Das Volumen des Raumes beträgt dann logischerweise acht Kubikmeter (4 m² x 2 m = 8 m³). Sie atmen zu viert vor sich hin und versuchen festzustellen, ob es einen Unterschied gibt zwischen einer Plastiktüte über dem Kopf und diesem Raum.
Schon nach wenigen Minuten würden Ihre Gedanken trübe und Sie könnten das Experiment zeitig beenden mit der Erkenntnis, dass der luftdichte Raum tatsächlich ähnliche Auswirkungen auf Ihr Leben, Atmen und Denken hat wie eine Plastiktüte über Ihrem Kopf.
Klar, wenn kein Sauerstoff aus der Umgebung den bereits weggeatmeten Anteil ersetzt oder zumindest verdünnt und auf diese Weise der Kohlendioxidanteil zunimmt, wird es für Ihr bescheuertes Vierer-Clübchen unmöglich, die umgangssprachliche Frische zu atmen. (Was stimmt mit Ihnen nicht? Warum zwingen Sie gute Freunde, mit Ihnen zusammen in einem Schrank zu sitzen?)
Wir brauchen also zwingend Sauerstoff aus der Umgebung, um zu überleben und gesund zu bleiben. Gleichzeitig muss das von uns ausgeatmete Kohlendioxid mit unbelasteter Luft verdünnt werden.
Weitere Gründe für Frischluft
Ein Mensch atmet, zusammen mit den bereits genannten Gasen, auch Feuchte aus. Das sieht man insbesondere im Winter, wenn diese Feuchte sich als feiner Nebel beim Ausatmen zeigt. Während der Coronapandemie zeigte sich bei Brillenträgern, die eine Maske trugen, oft ein Beschlagen der Brille, wenn diese Personen aus der Kälte in einen warmen Raum traten. Die Atemfeuchte schlug sich an den kühlen Brillengläsern nieder. Und auch sonst geben wir Menschen Feuchte ab. Besonders nachts schwitzen wir und die räumliche Umgebung wird mit dieser Feuchte angereichert.
Nebenbei wird noch im Haushalt gekocht und diese Feuchte muss ebenfalls irgendwo bleiben. Das zumeist tägliche Duschbad und die anfallende Wäsche sorgt für weiteren Wassereintrag, den man dann tatsächlich als Feuchtelast bezeichnet.
Zusammengerechnet führen diese Durchfeuchtungseffekte in einem absolut dichten Raum oder einem luftdichten Haus zum Feuchtekollaps.
Unsere Erfahrungen zeigen aber, dass die üblicherweise undichten Häuser unserer Vorfahren jahrhundertelang überdauern konnten. Erst die Behausungen der neuesten Generationen werfen Probleme mit diesen Phänomenen auf. Erhöhte Feuchte kann zu Schimmel führen. Besonders in den Außenwänden schlägt dieser sich nieder. Außenwände weisen nämlich oft Kältebrücken auf und lassen daher die Feuchte kondensieren, was dann eben als Schimmel durchaus gesundheitsgefährdend sein kann.
Also wird einerseits der Verbrauch an Sauerstoff und die Zunahme an Kohlendioxid in der Luft einen Luftwechsel notwendig erscheinen lassen. Andererseits ist die Zunahme der Feuchte ein triftiger Grund für das Lüften von Wohnräumen.
Bild: JuanCarlos - stock.adobe.com
Rechnerische Berücksichtigung
Diese beschriebenen Umstände hat die Heizlastberechnung der DIN EN 12831 bereits berücksichtigt. In dieser Norm geht man davon aus, dass man pro Stunde zumindest das halbe Raumvolumen austauschen sollte, umgangssprachlich also lüftet. Dabei hat man den Raum allerdings nicht mit einer bestimmten Personenanzahl bestückt. Ein riesiger Ballsaal mit nur einer Person würde genauso mit der rechnerischen Luftwechselrate gerechnet wie der Vier-Quadratmeter-Raum, in dem Sie eben gedanklich mit Ihren Freunden gehockt und geatmet haben. Aber tatsächlich hat sich diese Annahme des halbfachen Luftwechsels für einfache Wohnräume als sinnvoll erwiesen. In einem Kinosaal oder Theater werden hingegen andere Maßstäbe angesetzt.
Wir bleiben beim klassischen Wohnraum und einem Beispiel:
Ein Raum mit 20 Quadratmetern Grundfläche und einer lichten Raumhöhe von 2,5 Metern soll lüftungsseitig nach DIN EN 12831 eingeschätzt werden. Welcher Luftvolumenstrom wird mindestens angesetzt?

Eingesetzt gilt:

Es wird also mindestens ein Luftvolumenstrom von 25 m³/h angesetzt.
Man stellt sich dann noch die Frage, was man mit diesen 25 m³/h wohl anfangen soll in Bezug auf einen Wärmeerzeuger oder eine Heizfläche wie Heizkörper oder
Fußbodenheizung.
Ganz einfach: Dieses Volumen von 25 Kubikmetern sollte jeweils in diesem Raum durch die Heizfläche auch aufgeheizt werden können, natürlich innerhalb einer Stunde. Und diese Aufheizung der Luft innerhalb einer Stunde soll nicht nur bei herbstlichen +5 °C funktionieren, sondern im sogenannten Auslegungsfall, also beispielsweise bei –10 °C. Die angestrebte Erwärmung erfolgt natürlich immer rechnerisch auf die Raumtemperatur des betrachteten Raumes. Das bedeutet meistens also auf 20 °C.
Um also diese Anforderungen insgesamt zu erfüllen, ergibt sich folgende Formel der DIN EN 12831:

Diese Formel sieht nur aufgrund der Formelzeichen und der Anzahl an Zeichen kompliziert aus. Schauen wir daher, was man alles reduzieren kann.

Für das Beispiel bedeutet diese Vorgabe dann:

Ausgesprochen bedeutet das Ergebnis für diesen Raum mit 50 m³ Rauminhalt und einen Mindestluftwechsel von 25 m³/h, dass eine Heizleistung von 255 Watt notwendig sein wird, um bei –10 °C die Luft auf 20 °C aufzuheizen.
Bild: wabeno - stock.adobe.com
Ist das alles?
Bei einem modernen Gebäude ergibt sich dieser Wert für den Mindestluftwechsel ebenso wie bei einem Altbau. Fakt ist aber, dass moderne Gebäude immer dichter gebaut werden und alte Gebäude teilweise sehr undicht waren und zum Teil noch sind. Es gibt also auch einen rechnerischen Ansatz, um die tatsächlichen, dichten oder undichten Verhältnisse als Ausgangslage annehmen zu können. Dabei geht es um die sogenannte Infiltration. Was sich wie aus einem Spionagefilm anhört, beschreibt einfach die Bewertung der eindringenden Luft in ein Gebäude durch Undichtigkeiten.
Es reicht für das Verständnis aus, dass folgende Gedankengänge eine Rolle spielen:

Aus den aufgezeigten Einflüssen ergibt sich ebenso ein Volumenstrom, aus dem eine Lüftungsheizlast resultiert.
Und jetzt kommt es: Diese Lüftungsheizlast aus Infiltration wird nicht etwa aufaddiert auf die Heizlast aus dem Mindestluftwechsel, sondern alternativ dazu verwendet.
Zwei Beispiele verdeutlichen diese Zusammenhänge:
Annahme A: Der Mindestluftwechsel ist größer als der Luftwechsel aus Infiltration.
Die Folge ist, dass der Heizkörper nur die Heizlast für den Mindestluftwechsel abdecken muss. Wenn niemand lüftet, weil sich vielleicht niemand im Raum aufhält, kann die Infiltration durch Undichtigkeiten ja allemal aufgebracht werden.
Annahme B: Der Mindestluftwechsel ist kleiner als der Luftwechsel aus Infiltration.
Die Folge ist, dass nur der Luftwechsel für Infiltration angesetzt wird. Denn theoretisch braucht ja niemand mehr zu lüften, da es ohnehin zieht wie Hechtsuppe und die Luft ausgetauscht wird, selbst wenn niemand lüftet.
Also, es wird entweder der Mindestluftwechsel angesetzt oder Luftwechsel aus Infiltration.
Moderne Gebäude sind notwendigerweise so dicht gebaut, dass mittlerweile meistens nur noch der Mindestluftwechsel zum Tragen kommt. Die Infiltration bildet regelmäßig den kleineren der beiden miteinander zu
vergleichenden Werte.
Bild: Francesco Scatena - stock.adobe.com
Was ist bei Zwangslüftung?
Es ist absehbar, dass bei sehr dichten Gebäudehüllen ohne entsprechendes Lüften nichts mehr geht. Realistisch ist auch, dass Häuslebauer, die uns als Anlagenmechaniker beauftragen, eine funktionsfähige und sparsame Heizung zu bauen, nicht immer den ganzen Tag zu Hause sind und folglich auch nicht die Fenster entsprechend lange offenstehen lassen werden. Die Folge ist zumindest in deutschen Schlafzimmern, Bädern und Küchen, also Räumen mit hohem Feuchteanfall, der Kampf mit schlechter und feuchter Luft.
Würde man jetzt einfach einen Ventilator in die Außenwand einsetzen und arbeiten lassen, wäre das absurd. Denn warum sollte man denn dann wohl vorher die Fenster und andere Bauteile mit großem Aufwand abgedichtet haben, wenn man dann an anderer Stelle wieder alles zunichtemacht. Dann hätte man von Anfang an die Gummidichtung aus den Fenstern herausknibbeln oder gar uralte, undichte Fenster einbauen können. Dann wäre der stromfressende Ventilatorbetrieb überflüssig.
Also kommt für moderne Häuser eine Lüftung mit Wärmerückgewinnung zum Einsatz. Je nach System können durch entsprechende Wärmetauscher um die 80 Prozent der Wärme aus der Abluft zurückgewonnen werden. Im Auslegungsfall wäre also im eben genannten und berechneten Raum eine Rückgewinnung in einer Größenordnung von 0,8 x 255 W = 204 W möglich. Der Heizkörper in diesem Raum müsste folglich nur noch 51 Watt für die Lüftungsheizlast erbringen und natürlich weiterhin die vollen Transmissionsverluste.
Bei wärmeren Außentemperaturen wäre der Einspareffekt entsprechend geringer. Es ist also eine Frage des Anspruchs, den man an sein Haus und das Wohnklima darin stellt, ob sich eine Raumlufttechnische Anlage mit Wärmerückgewinnung lohnt.
Fazit und Zusammenfassung
Die Berechnung der Lüftungsheizlast ist sehr einfach, wenn man den Volumenstrom kennt. Meistens handelt es sich in modernen, dichten Gebäuden um den Mindestluftwechsel, also eine Wechselrate von 0,5 pro Stunde. Will man diese Luft nicht komplett durch den Wärmeerzeuger und letztlich die Heizfläche in dem jeweiligen Raum erwärmen, geht das nur mittels Wärmerückgewinnung innerhalb einer Raumlufttechnischen Anlage. Ob sich eine solche Anlage in Anschaffung und Betrieb rechnet, hängt von vielen Faktoren ab.
Bild: dreampicture - stock.adobe.com
FILM ZUM THEMA
Einen Film zur Lüftung mit Wärmerückgewinnung sehen Sie hier: https://www.youtube.com/watch?v=9HfXMHboXEc
www.sbz-monteur.de ➔ Das Heft ➔ Filme zum Heft
