03 Raumklima

Definition "Freie Lüftung" laut DIN EN 16798-7:

„Lüftung, bei der die Luft aufgrund von natürlichen Kräften durch Undichtheiten (Infiltration) und Öffnungen (Lüftung) in das Gebäude strömt und dieses durch Undichtheiten, Öffnungen, Schachtaufsätze oder Dach-Fortluftdurchlässe, einschließlich Lüftungsschächte zur Luftabführung, verlässt.“

Temperaturdifferenz und Winddruck sorgen hier als natürliche Kräfte für den Luftaustausch. Zu unterscheiden sind folgende freie Lüftungsarten:

• Natürliche Lüftung 
• Manuelle Fensterlüftung 
• Automatische Fensterlüftung 
• Außenbauteil-Luftdurchlässe
• Schachtlüftung und Lüftungsöffnungen im Dach 

Gebäude können dermaßen undicht sein (Fugen, Risse, Baumängel...), dass eine zusätzliche (unkontrollierbare) Lüftung durch Fenster o. ä. nicht oder nur selten erforderlich ist (Luftwechselrate z. B. in undichten Altbauten ca. 4-12/h, in Passivhäusern 0,1-0,6/h). Die erforderliche Lüftung ist durch folgende Möglichkeiten zu gewährleisten: 

a) Porenlüftung 

Die Porenlüftung kann bei hierfür konzipierten heute nicht mehr zulässigen Bauweisen erheblich zur Lüftung beitragen. Vor allem in den 80er Jahren gab es Versuche, Außenwände („Porenwände“) so zu konstruieren, dass sie eine ausreichende natürliche Lüftung gewährleisten. Zum Einsatz kamen dafür z. B. Holzwolle-Leichtbauplatten, die eine gewisse Winddichtigkeit bieten, aber vergleichsweise sehr luftdurchlässig sind. Auf Basis des Gebäudeenergiegesetzes (GEG) sind solche Konstruktionen nicht mehr zulässig.

b) Manuelle Fensterlüftung 

Bei der Fensterlüftung wird unterschieden zwischen 

• Lüftung durch Fugendurchlässigkeit (Undichtigkeiten in den Fugen zwischen Flügel- und Blendrahmen) und 
• Lüftung durch Öffnen der Fenster 

Um Energie zu sparen und Feuchtigkeitsbildung in Fugen, aber auch Zuglufterscheinungen zu vermeiden, sollten Fenster, Fenstertüren, und Außentüren möglichst dicht sein (q-Wert = Fugendurchlasskoeffizient). 

Im Gebäudeenergiegesetzt (GEG) heißt es hierzu:

“Ein Gebäude ist so zu errichten, dass die wärmeübertragende Umfassungsfläche einschließlich der Fugen dauerhaft luftundurchlässig nach den anerkannten Regeln der Technik abgedichtet ist.” 

und: 

"Öffentlich-rechtliche Vorschriften über den zum Zweck der Gesundheit und Beheizung erforderlichen Mindestluftwechsel bleiben unberührt.”

Die Kombination von Fensterlüftung durch Fugendurchlässigkeit und natürlicher Lüftung genügt heute in neueren Bauten sowie sanierten Altbauten nicht mehr den Anforderungen für einen ausreichenden Luftwechsel. Deshalb ist eine Lüftung durch Öffnen der Fenster oder anderen in der Folge noch beschriebenen Lüftungsmöglichkeiten erforderlich. 

Bei der Spaltlüftung (Luftaustausch im Winter ca. 30 - 75 Minuten) wird das Fenster oder die Fenstertür in Dreh- oder Kippstellung einen Spalt geöffnet. Auch das Öffnen einer Lüftungs-klappe oder eines Lüftungsschiebers kann man hier einordnen. Bei den meisten Fenstern ist die Spaltlüftung wenig regulierbar. In Versuchen der TU Wien mit einer Feineinstellung anhand von 12 Einstellmöglichkeiten (Haken mit Einstellrasten), die für einen maximalen Kippwinkel von 14 cm eine entspr. Unterteilung zuließen, konnte der Luftwechsel zwischen 20 und 200 m³/h reguliert werden. 

Stoßlüftung (Luftaustausch im Winter ca. 4 - 6 Minuten) liegt vor, wenn alle Fenster eines Raumes kurz geöffnet werden, so dass ein völliger Luftaustausch stattfindet. 

Querlüftung bedeutet, dass gegenüberliegende Fenster (oder zumindest Über-Eck), die sich auch in verschiedenen Räumen befinden können, gleichzeitig geöffnet sind (Luftaustausch im Winter ca. 2 - 4 Minuten). Falls eine Türe dazwischen liegt, muss diese geöffnet oder zumindest ein Lüftungsgitter eingebaut werden. Abbildung 14 kann man deutlich entnehmen, dass Querlüftung die effektivste Lüftungsart ist.

Abb. 14: Ungefähre Dauer eines kompletten Luftaustausches bei Windstille sowie normaler Raum- und Fenstergröße | Verschiedene Quellen

Die notwendige Lüftungsrate richtet sich auch nach den Außentemperaturen. Je geringer die Temperaturdifferenz zwischen innen und außen, desto länger muss gelüftet werden. 

Geringe Temperaturdifferenz = geringes Luftdruckgefälle = langsamer Luftaustausch (typische Sommersituation) 

Hohe Temperaturdifferenz = hohes Luftdruckgefälle = schneller Luftaustausch (typische Wintersituation)

Beispielsweise muss bei ganz geöffnetem Fenster durchschnittlich für einen Luftwechsel so lange gelüftet werden:

im Frühjahr und Herbst	8 - 15 Minuten
im Sommer	25 - 30 Minuten
im Winter	4 - 6 Minuten

Einfacher – hier stört kein Blumentopf – zu realisieren ist das Öffnen der Fenster übrigens durch die in Norddeutschland oder den skandinavischen Ländern traditionell üblichen nach außen aufgehenden Fenster. 

An verkehrsreichen Straßen ist zumindest während der Hauptverkehrszeiten von der Fensterlüftung abzuraten (Luft, Lärm). Hier empfiehlt sich eine Lüftungsanlage mit integrierten Zuluftfiltern.

Übersicht 06: Kohlendioxid-Messungen an einer Schule abhängig vom Lüftungsverhalten (Messungen IBN) 
Rahmenbedingungen: Klassenzimmergröße l/b/h = 9 x 6 x 3 m = (ca. 162 m³) / 4 große Fenster je 2 x 2 m / Außentemperatur ca. 20 °C.

c) Automatische Fensterlüftung 

Diese Motoren wurden ursprünglich für schwer erreichbare Fenster (z. B. Dachfenster), für körperlich behinderte Menschen oder für zentrale Fensterschließanlagen im gewerblichen Bereich entwickelt, können aber auch im konventionellen Bereich gute Dienste leisten und bei richtiger Auslegung und/oder in Kombination mit Abluftventilatoren eine gute und energiesparende Alternative zu Lüftungsanlagen sein. 

Im IBN wurden Versuche mit Fensterkippmotoren jeweils kombiniert mit folgenden Sensoren durchgeführt: 

• Zeitschaltuhr 
• CO₂-Messgerät 
• Luftfeuchte-Messgerät 

Abb. 15: Fensterkippmotor

Fensterkippmotoren: WindowMaster GmbH Sensoren: Sauter-Cumulus GmbH

Alle Sensoren funktionierten einwandfrei. Zu beachten sind jedoch folgende Situationen: 

• Ausreichende und energiesparende Luftwechselzahlen sind nur mit Querlüftung erreichbar. Das bedeutet, gegenüberliegende (oder zumindest über Eck angeordnete) Fenster müssen synchron durch Fensterkippmotoren gekippt werden. Dazwischen liegende Türen müssen mit Lüftungsgittern ausgestattet oder geöffnet werden.
• Die Fensterkippmotoren sind relativ laut (ca. 60 db(A) und eignen sich deshalb weniger für geräuschempfindliche Räume wie z. B. Schlafzimmer.
• Die Fenster werden durch die Sensoren entspr. den eingestellten Zeiten, der CO₂- bzw. der Luftfeuchte-Konzentration im Raum geöffnet. Dies geschieht auch dann, wenn außen gerade eine Lärmquelle stört oder unangenehme Gerüche in die Räume eindringen können. 
• Zeitschaltuhren registrieren nicht den CO₂-Anstieg bei einer erhöhten Personenzahl.

Aus diesen Gründen ist die Kombination von Sensoren mit manuellen Schaltern empfehlenswert, über welche die Fenster jederzeit manuell auch unabhängig von den Sensoren geöffnet oder geschlossen werden können. Empfehlenswert ist, dass z. B. beim Einschalten einer Dunstabzugshaube in der Küche automatisch auch ein Fenster öffnet.

d) Außenbauteil-Luftdurchlässe 

Außenbauteil-Luftdurchlässe werden z. B. in die Außenwände, in Rolladenkästen oder in die oberen Fenster-Blendrahmen eingebaut. Angeboten werden selbstregulierende, feuchtegeführte und schallgedämmte Luftdurchlässe, die bei starkem Wind automatisch den Luftdurchsatz begrenzen. Jeder Aufenthaltsraum sollte mindestens einen Luftdurchlass erhalten.

Abb. 16: Feuchtegeregeltes Zuluftelement auf Holzfenster (Maße bzw. Fräsung typbedingt) | Quelle: Aereco GmbH

Solche Luftdurchlässe eignen sich aufgrund ihres geringen Querschnitts i.d.R. nicht zur ausschließlichen Lüftung, ermöglichen aber zumindest einen definierbaren Mindestluftwechsel. Vor allem bei dichten Neubauten oder sanierten Altbauten ohne Lüftungsanlage sind solche Luftdurchlässe wichtig, insbesondere für die Verbrennungsluftversorgung raumluftabhängiger Feuerstätten, beim Einsatz von Dunstabzugshauben oder bei Abluftanlagen z. B. in Bädern. Werden Luftdurchlässe mit einer einfachen Abluftanlage kombiniert, können sie sich bei ausreichender Dimensionierung auch als ausschließliche Lüftung eignen. 

e) Schachtlüftung und Lüftungsöffnungen im Dach 

Bei der Schatlüftung entweicht Abluft in einem Schacht, der wie ein Kamin i.d.R. bis übers Dach geführt wird. Entsprechend diesem Prinzip werden auch Oberlichter mit Lüftungsfunktion, Dachfenster, Lüftungsklappen im Dach, Labyrinthlüfter o. ä. eingesetzt. Da der Luftdruck mit zunehmender Höhe abnimmt, entsteht ein leichter Unterdruck, der gewährleistet, dass Frischluft z. B. durch geöffnete Fenster oder Luftdurchlässe in die Räume gelangt und Abluft durch den Schacht oder eine Lüftungsöffnung im Dach entweicht. Bei wenig hohen Schächten bzw. Gebäudehöhen und vor allem bei hohem Luftdruck – besonders in der warmen Jahreszeit – ist diese Art der Lüftung jedoch nicht ausreichend, es kann sogar dazu kommen, dass sich der Luftstrom umdreht. Mit Hilfe von Ventilatoren und Staubfiltern in den Zuluftdurchlässen kann ihre Aufgabe quantitativ und qualitativ verbessert werden.