Luftqualität und optimale Luftwechselrate

Wie der Kohlendioxid- und Wasserdampfgehalt den Mindest-Luftwechsel bestimmt, Höhe der Luftwechselrate, Selbstentlüftung und Führungsgrößen 

Ziel der Lüftung von Wohnräumen ist der Austausch so genannter „verbrauchter“ Luft gegen Frischluft. Bei der „verbrauchten“ Luft handelt es sich um Raumluft, die gegenüber Frischluft einen erhöhten Anteil Wasserdampf und Kohlendioxid besitzt. Ich setze das Wort „verbraucht“ in Anführungsstriche, weil es zu einem kritischen bzw. übermäßigen Verbrauch von lebensnotwendigem Sauerstoff in Wohnräumen eigentlich nicht kommt. Jedoch kann ein erhöhter Kohlendioxidanteil in der Atemluft zu Kopfschmerzen und Konzentrationsmängeln führen. Außerdem wirkt sich eine zu hohe Wasserdampfkonzentration der Raumluft direkt negativ auf die empfundene Behaglichkeit aus („schwül“) und erhöht das Bauschadensrisiko (Schimmel). Es geht also primär um die Abfuhr von Problemstoffen, nicht um die Zufuhr von Sauerstoff.

Neben Kohlendioxid und Wasserdampf kann die „verbrauchte“ Luft auch weitere problematische Stoff enthalten, die sich z.B. aus Verbrennungsprozessen (Einzelofen, Kerzen) oder/und Ausdünstungen (Lösungsmittel, Bodenbeläge, Farben, Möbel, Duftkerzen, Reinigungsmittel u.a.m.) ergeben (siehe Luftschadstoffe). Anzustreben ist daher ein Luftwechsel, der situationsabhängig immer genügend Kohlendioxid, Wasserdampf und diverse Luftschadstoffe (VOC) abführt und durch frische Außenluft ersetzt. Je nach Wohnbedingungen (Raumgröße, Einrichtung, Bauphysik) und Raumnutzung (Zahl der Nutzer, Arbeiten, Lesen, WC, Bad) ist dabei eine bestimmte Mindestanzahl von Luftwechseln pro Stunde erforderlich, die die Fachleute Luftwechselrate nennen.

Die Luftwechsel können zumindest im Winter durch das Öffnen der Fenster herbeigeführt werden. Allerdings ist dabei auf ein häufiges (mindestens 5mal täglich), im Winter kurzes (5 Minuten) und intensives (mit weit geöffneten Fensters) Lüften zu achten. Auf die sogenannte natürliche Lüftung ist im Winter bei dicht schließenden Fenstern und Zentralheizung kein Verlass. Das gilt auch für die Sommermonate, da hier die geringen Temperaturunterschiede kaum Druckunterschiede verursachen und eine Thermik nicht in Gang kommt.

Da sich die Randbedingungen im zu lüftenden Raum (Personen, Aktivität, Druck- und Temperaturverhältnisse) stetig ändern können, wäre eine einstell- bzw. regelbare Luftwechselrate wünschenswert, die bei allen Witterungsverhältnissen funktioniert. Das ist jedoch nur mit einer mechanischen Lüftungsanlage möglich. Diese wechselt die Luft z.B. nach der Höhe der Luftfeuchtigkeit oder der Kohlenstoffdioxid-Konzentration aus. 

Die Meinungen über die Anzahl der notwendigen Luftwechsel zur Sicherung einer bedarfsgerechten, hygienischen Luftqualität gehen etwas auseinander. Überwiegend wird darauf orientiert, dass die Luft in einem normal genutzten Wohnraum etwa alle 1 bis 2 Stunden komplett ausgetauscht wird. Dies entspräche dann einer Luftwechselrate von 0,5/h bis 1/h. Die hygienische Mindest-Luftwechselrate wird im allgemeinen mit 0,3/h angegeben.

Höhere Luftwechselraten werden manchmal unter dem Gesichtspunkt der intensiven Abfuhr von Luftschadstoffen empfohlen. Der wirksamste Schutz vor Luftschadstoffen ist primär jedoch nicht ein verstärkter Luftaustausch, sondern die Vermeidung und Beseitigung solcher Freisetzungsquellen.

Luftwechselrate bei Selbstentlüftung

Bei Vorhandensein einer Einzelofenheizung und älteren, undichten Fenstern ist das Erzielen hygienischer Luftwechselraten auf natürliche Weise im Winter meist kein Problem. Im Gegenteil: Infolge der Undichtheiten und des Zugpotenzials des Schornsteins liegt bisweilen ein bis zu 5-facher Luftwechsel pro Stunde vor – das ist deutlich mehr Selbstentlüftung als notwendig. Bei neuen dichten Fenstern und Zentralheizung funktioniert die Selbstentlüftung dagegen nicht mehr, so dass der Luftwechsel auf Werte unter 0,1/h zusammenbricht. D.h. in zehn Stunden wird die Luft lediglich einmal ausgetauscht! 

Führungsgrößen der Luftwechselrate

Der Kohlendioxid-Anteil der Luft wäre geeignet, die erforderliche Luftwechselrate zu bestimmen, ist die Konzentration von CO₂ doch abhängig von Aufenthalt und der Aktivität der Menschen. Allerdings ist die Ermittlung des CO₂-Gehaltes der Luft nicht so einfach und aufwändig. Als praktische Leitgröße für den erforderlichen Luftwechsel kann auch der Feuchtegehalt der Luft dienen. Denn die Luftfeuchtigkeit im Raum ist ebenfalls abhängig von der Nutzung (Wasserdampf durch Duschen, Waschen, Kochen, Atmung, Trocknung) und sie ist recht einfach mit einem Hygrometer zu ermitteln. Nicht geeignet ist die meist nach bestimmten Gewohnheiten ausgeführte Fensterlüftung (siehe auch: Lüften lernen!). 

Energieverlust im Winter

Der Luftwechsel bringt selbstverständlich einen Energieverlust mit sich, da die ausgetauschte Luft eine bestimmte Wärmemenge besitzt, und die zugeführte Luft aufgeheizt werden muss. Gelingt es, den Luftwechsel auf das hygienisch erforderliche Maß zu begrenzen, wird auch der lüftungsgebundene Energieverlust (Lüftungswärmebedarf) auf ein Minimum reduziert.

Mein Fazit: Zur Verbesserung der Luftqualität und zur Minderung der Auswirkungen von Luftschadstoffen ist die Raumluft rechtzeitig auszuwechseln. Dazu eignet sich eine ausreichende Fensterlüftung. Besonders wirksam aber ist eine hygieneorientierte, mechanische Lüftungsanlage. Durch sie können Geruchs- und Schadstoffe abgesaugt und über Dach entsorgt werden. Die Frischluftzufuhr kann bei minimalem Wärmeverbrauch, vom Feuchtegehalt der Raumluft abhängig, eingestellt werden.

Weiterführende Links:  https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/pdfs/kohlendioxid_2008.pdf

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