Effiziente Lüftungslösungen für Bürogebäude

Der hohe Einfluss der Luftqualität in Arbeitsräumen auf das Konzentrations- und Leistungsvermögen der anwesenden Personen ist wissenschaftlich unbestritten. Deswegen sind Konzeptionen zur Optimierung des Raumklimas in Büros inzwischen Gegenstand jeglicher Planung von Neubauten wie auch bei Modernisierungsmaßnahmen. Der nachfolgende Beitrag zeigt wesentliche Eckpunkte einer solchen Planung und Realisierung auf. Dabei wird unter anderem auch auf die Bedeutung variabler Volumenstromregler eingegangen.

Normen und Richlinien

Relevant bei den Vorschriften ist zunächst DIN EN 16798-1 „Energetische Bewertung von Gebäuden – Lüftung von Gebäuden – Teil 1“. Die Norm regelt die Eingangsparameter für das Innenraumklima zur Auslegung und Bewertung der Energieeffizienz von Gebäuden, unter anderem eben für die Raumluftqualität. Zu beachten ist ebenso der Teil 3 dieser Norm (DIN EN 16798-3) mit dem Schwerpunkt Lüftung von Nichtwohngebäuden und Leistungsanforderungen an Lüftungs- und Klimaanlagen sowie Raumkühlsysteme.

Wichtig sind zudem die Technischen Regeln für Arbeitsstätten ASR A3.6 „Lüftung“ und ASR A3.5 „Raumtemperatur“, die Muster-Lüftungsanlagenrichtlinie mit den Anforderungen zum Brandschutz, und die VDI 6022 Blatt 1 mit den Hygieneanforderungen an raumlufttechnische Anlagen und Geräte.

Büros und Konferenzräume

Die Arbeitsstättenrichtlinie ASR A3.6 „Lüftung“ fasst mögliche Einflussfaktoren der Luftqualität in Büros unter dem Begriff Stofflasten zusammen. Konkretisiert hat das die Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung (DGUV, Fachbereich Verwaltung) in ihren Empfehlungen zu Lüftungskonzepten an Innenraumarbeitsplätzen (FBVW-503, 25.04.2022) mit folgender Tabelle:

_{Tabelle 1 – Auswahl von Stofflasten und möglichen Quellen}

In der ASR A3.6 „Lüftung“ heißt es: „Sind die Beschäftigten und sonstigen anwesenden Personen die bestimmende Ursache für Stofflasten im Raum, ist die CO₂-Konzentration ein anerkanntes Maß für die Bewertung der Luftqualität.“ 

_{Tabelle 2 – CO2-Konzentration als Beurteilungskriterium für die Innenraumluftqualität}

Werte unter 1000 ppm gelten nach Angaben der DGUV als unproblematisch, zwischen 1000 und 2000 ppm sowie erst recht über 2000 ppm sind weitergehende Lüftungsmaßnahmen erforderlich. Somit ist das Ziel einer Lüftungsanlage im Büro, die dortige CO₂ Konzentration konstant unter 1000 ppm zu halten.

Verfahren zur Bemessung

Für die Planung und Auslegung der Lüftungsanlage gilt nach DIN EN 16798-1 die Raumklima-Kategorie II als Basis. Diese Kategorie ist relevant zur Berechnung des Außenluftvolumenstroms bei Anwendung des Verfahrens 1 auf der Grundlage der wahrgenommenen Luftqualität. Dabei werden die Zahl der mit der Luft unzufriedenen Personen und die durchschnittlichen Schadstoffwerte des Gebäudes als Parameter herangezogen. Verfahren 2 arbeitet ebenfalls personenbezogen mit CO₂-Werten oberhalb der Konzentration in der Außenluft. Kategorie II legt hier einen Maximalwert von 550 ppm fest. Nach verschiedenen Messungen etwa in Baden-Württemberg lag die CO₂ -Konzentration in der Außenluft bei rund 400 ppm. Für das Verfahren 2 unter Einhaltung von Grenzwerten für einzelne Stoffe erfolgt die Berechnung des erforderlichen Außenluftvolumenstroms nach der in DIN EN 16798-1 (Absatz 6.3.2.3) erläuterten Formel.

Es gibt einfachere Wege zur Auslegung der für ein bestimmtes Büro erforderlichen Luftmenge, bei der niemand mit dem Taschenrechner vor dem Normentext sitzen muss. EXHAUSTO bietet hierfür das Programm EXselectCO2 an. Damit lassen sich die Berechnungen sowohl nach Verfahren 1 wie nach Verfahren 2 problemlos durchführen. Es sind Raumdaten, Anwendungsdetails (z.B. welche Norm zugrundgelegt wird, Nutzungszeiten, Personenzahl) und Kalkulationsdaten einzugeben. Das Programm kalkuliert automatisch die für den Raum notwendige Luftmenge in Liter/Sekunde sowie m³/Stunde. Empfohlen wird nach Vorliegen der Werte ein Vergleich zwischen dem Ergebnis nach Fläche und Personenzahl (Verfahren 1) und dem Ergebnis nach CO₂-Außenluft-Niveau (Verfahren 2). Für die weitere Planung sollte dann jeweils der höhere Wert angenommen werden.

Sanitärräume

Für diesen speziellen Bereich in Bürogebäuden bzw. Büroetagen finden sich die wesentlichen Vorgaben zur Lüftung in der Arbeitsstättenrichtlinie ASR A4.1 „Sanitärräume“. Die Auslegung der Anlage muss danach so erfolgen, dass ein Abluftvolumenstrom von 11 m³/(h m²) erreicht wird. Außerdem ist eine darauf abgestimmte Zuluftmenge zu gewährleisten. Für kleine WC-Räume empfiehlt EXHAUSTO Volumenströme von 30 – 60 m³/h je Toilette und 15 – 30 m³/h je Urinal.
 

Zonenregelung

Für eine adäquate und den Vorschriften entsprechende Lüftung kann es in vielen Fällen sinnvoll sein, die Gesamtfläche in Zonen einzuteilen und dabei folgende Kriterien zu beachten:

• Gibt es unterschiedliche Nutzungszeiten?
• Welche Räume benötigen dauerhaft den gleichen Volumenstrom?
• Welche Räume haben eine schwankende Belegungsdichte?

Wenn nach Zonen belüftet werden soll, stehen folgende Regelungsvarianten zur Verfügung:

• Konstante Luftmenge (Constant Air Volume – CAV): Die Regelung schaltet die Anlage in einem bestimmten Zeitfenster ein und aus.
• Variable Luftmenge (Variable Air Volume – VAV): Die Regelung ermöglicht die Steuerung der Luftmenge in zwei Stufen (Mindest- und Maximalluftmenge).
• Bedarfsgeregelte Luftmenge (Demand Controlled Ventilation – DCV): Die Regelung ermöglicht eine individuelle Luftmengenanpassung je nach Auslastung der Räume. Hierfür kommen Sensoren zum Einsatz (CO₂, Feuchte, VOC).

Im Vergleich der drei Varianten schneidet die Bedarfsregelung energetisch gesehen am besten ab, sowohl beim Energieverbrauch zur Erwärmung der Außenluft wie auch beim Energieverbrauch für den Ventilator.

Beispiele für eine Zonenregelung

Für ein während der normalen Arbeitszeit konstant genutztes Büro empfiehlt EXHAUSTO ein EX VAV mit Zeitprogramm oder Bewegungsmelder zur Anpassung der Luftmenge. Schwanken die Belegungszeiten des Büros, kommt am besten ein EX VAV mit CO₂-Sensor zur Luftmengenanpassung zum Einsatz. Diese Konstellation wird auch für Konferenzräume empfohlen, die in der Regel ja ebenfalls nur zeitweilig und von einer unterschiedlich großen Personenzahl genutzt werden. Auch in Sanitärräumen punkten die variablen Volumenstromregler in Zu- und Abluft durch ihre unmittelbare Nutzungsanpassung. EXHAUSTO empfiehlt die Kombination aus EX VAV und Bewegungsmelder für WC, Umkleide- und Waschraum; für den Duschbereich sollte ein Feuchtesensor die Luftmengenanpassung regeln. Sollte eine Lösung für konstant genutzte Sanitärräume angestrebt werden, so bietet EXHAUSTO hierfür spezielle Konstantvolumenstromregler (MR Max oder MR Modulo) an, die während des eingestellten Zeitfensters (Bürozeiten) eine dauerhaft gleiche Luftmenge bereitgestellt.
 

Auswahl der Lüftungsgeräte

Für diesen Prozess sind Standort und Platzbedarf, Art des Wärmetauschers, mögliche Brandschutzanforderungen, Ausführung mit Wärmetauscher, Kühl- und/oder Heizregister und die Energieeffizienz wichtige Kriterien. Die Umsetzung erfolgt als zentrales Lüftungssystem für das gesamte Bürogebäude oder als semi-zentrales Lüftungssystem für einzelne Büroetagen. EXHAUSTO bietet dafür verschiedenste Geräteserien mit allen erforderlichen Komponenten und umfangreichem Zubehör an:

• Kompaktgeräte mit Gegenstromtauscher (VEX100CF, VEX300T, VEX330H, VEX350-370)
• Deckengeräte mit Gegenstromtauscher (CX3000 – in sechs Größen)
• Kompaktgeräte mit Rotationstauscher (VEX200 > VEX1000R – Coming Soon)
• Kompaktgeräte mit Kreuzstromtauscher (VEX100)
• Modulare Geräte (VEX4000)

Zur Unterstützung bei der Geräteauswahl stellt EXHAUSTO das Produktauswahlprogramm EXselectPRO zur Verfügung, mit dem für jeden Platzbedarf das passende Gerät ausgewählt werden kann.
 

Auswahl der Luftdurchlässe

Die Herausforderung liegt in den möglichst optimal aufeinander abzustimmenden Eigenschaften und ihrer Gewichtung für die jeweilige Raumsituation und die Anforderungen der Nutzer. Der Durchlass soll technisch funktionieren, nach Möglichkeit nicht sichtbar sein und geräuschlos den Luftaustausch vornehmen. Dies kann, je nach Anforderung des Raumes, eine echte Aufgabe darstellen und bedarf sorgfältiger Planung und Produktauswahl. EXHAUSTO bietet ein breites Sortiment an Luftdurchlässen für alle Anwendungsbereiche:

• Deckendurchlässe bieten ein sehr gutes Preis-Leistungsverhältnis bei Komforteigenschaften auf Standardniveau. 
• Dralldurchlässe überzeugen durch die sehr schnelle Vermischung der Zuluft mit der Raumluft und hohen Komfort.
• Schlitzdurchlässe wirken dezent und erfüllen ästhetische Ansprüche. In der Planung muss die Wurfweite berechnet und dem Raum angepasst werden.
• Spezialdurchlässe sind in der Regel Sonderlösungen für z.B. hohe Räume, öffentliche Bereiche wie Flughäfen (Weitwurfdüsen) oder Quellluftdurchlässe für sehr gleichmäßige Luftverteilung, z.B. bei der Klimatisierung von gewerblichen Räumen.
• Tellerventile stellen eine besonders günstige Lösung speziell für kleine Räume dar.
• Bei Lüftungsgittern überzeugen das gute Preis-Leistungsverhältnis und die verschiedenen Verstellmöglichkeiten

Fazit