Institut für Luft- und Kältetechnik Dresden gGmbHEinführung in die Schullüftung –

Anforderungen an den Auftraggeber aus normativer Sicht Prof. Dr.-Ing. Uwe Franzke

Gliederung

Einleitung

Zu beachtende Normen und Richtlinien

Möglichkeiten der Lüftung

Auswirkungen auf die Thermische Behaglichkeit und die Leistungsfähigkeit

Auswirkungen auf die Raumtemperaturen

Zusammenfassung

Einführung in die Schullüftung 17.06.2019

Schweiz 2019: Bundesamt für Gesundheit BAG

Zwei von drei Schulzimmer, d.h. ca. 66.000 Schulzimmer sind nach dem Bundesamt für Gesundheit ungenügend gelüftet. Eine Lern- und Leistungssteigerung von 7 bis 15 % wäre möglich.

Einführung in die Schullüftung 17.06.2019

Richtwerte des Ausschusses für Innenraumrichtwerte (AIR) des UBA

Einführung in die Schullüftung 17.06.2019

DIN EN 16798 -1

Einführung in die Schullüftung 17.06.2019

VDI 6040 Blatt 1 Raumlufttechnik - Schulen - Anforderungen (VDI-Lüftungsregeln, VDI-Schulbaurichtlinien)

Einführung in die Schullüftung

Nach VDI 6040 gilt für die Luftqualität in Schulräumen ein Grenzwert von 1.000 ppm als durchschnittlicher Wert über den Zeitraum der Unterrichtseinheit. Dieser Wert wird vom Umweltbundesamt als hygienisch unbedenklich eingeschätzt. Höhere Konzentrationen gelten als hygienisch bedenklich. Konzentrationen über 2.000 ppm werden als nicht akzeptabel eingestuft.

Die beschriebenen Anforderungen gelten systemunabhängig, d.h. unabhängig davon ob frei oder maschinell gelüftet wird.

17.06.2019

Einflüsse Außenluftvolumenstrom

Mechanische Lüftung

Hybride Lüftung

Fensterlüftung

Fensterkonstruktion

Außentemperatur

Windgeschwindigkeit

Einführung in die Schullüftung 17.06.2019

17.06.2019 Einführung in die Schullüftung

Messprogramm

Einführung in die Schullüftung 17.06.2019

Fenstergeometrie

17.06.2019 Einführung in die Schullüftung

Achtung:maximale Öffnungsbegrenzung aus Sicht des Unfallschutzes 140 mm Öffnungsweite

CO2-Abbau bei Dreh-Kipp-Fenstern bei 13 °C Außen

Einführung in die Schullüftung

Dreh-Kippfenster (DK), normierter Verlauf der räumlich gemittelten CO2-Konzentration (CO2-Sensoren 212, 213, 215, 216) bei 13°C Außenlufttemperatur, ohne Wind, ohne hybride Lüftung für verschiedene Öffnungsarten (Messkampagne 1a und 1b)

17.06.2019

Innentemperatur: 20 °C

CO2-Abbau bei Dreh-Kipp-Fenstern – verschiedene tAU

Einführung in die Schullüftung

Dreh-Kippfenster (DK), normierter Verlauf der räumlich gemittelten CO2-Konzentration (CO2-Sensoren 212, 213, 215, 216) bei verschiedenen Außenlufttemperaturen (0°C, 13°C, 26°C), ohne Wind, ohne hybride Lüftung für verschiedene Öffnungsarten

17.06.2019

Innentemperatur: 20 °C bzw. bis 25 °C Sommer

Themenfelder

Leistungsfähigkeit

Luftqualität

CO2 Schadstoffe

Behaglichkeit

Temperatur Feuchte Geschwindigkeit

17.06.2019 Einführung in die Schullüftung

Fensterlüftung

17.06.2019 Einführung in die Schullüftung

Thermische Behaglichkeit

DIN EN 15251 DIN EN ISO 7730

Kategorie I hohes Maß an Erwartungen; empfohlen für Räume, in denen sich sehrempfindliche und anfällige Personen mit besonderen Bedürfnissenaufhalten, z. B. Personen mit Behinderungen, kranke Personen, sehrkleine Kinder und ältere Personen

A

Kategorie II normales Maß an Erwartungen; empfohlen für neue und renovierteGebäude

B

Kategorie III annehmbares, moderates Maß an Erwartungen; kann bei bestehendenGebäuden angewendet werden

C

Kategorie IV Werte außerhalb der oben genannten Kategorien. Diese Kategoriesollte nur für einen begrenzten Teil des Jahres angewendet werden

-

17.06.2019 Einführung in die Schullüftung

CO2-Abbau bei Dreh-Kipp-Fenstern

Einführung in die Schullüftung

Fenster-bauart Variante Öffnungsart Windeinfluss Außenluft-Temperatur

Hybride Lüftung

Mess-kampagne

DK 20180222_0_0_2AchsobenuntenKipp

2 Achsen, oben und unten gekippt

ohne 0 °C ohne MK 1a

17.06.2019

CO2-Abbau bei Dreh-Kipp-Fenstern

Einführung in die Schullüftung

Fenster-bauart Variante Öffnungsart Windeinfluss Außenluft-Temperatur

Hybride Lüftung

Mess-kampagne

DK 20180222_0_0_2AchsobenuntenKipp

2 Achsen, oben und unten gekippt

ohne 0 °C ohne MK 1a

17.06.2019

Behaglichkeit nach DIN EN ISO 7730

Operative Temperatur |Soll-Ist| Häufigkeit Zugluftrisiko 3,92 K ohne Kat. A (DR < 10%) 0% Differenz Lufttemperatur

|Kopf-Fuss| Kat. B (DR < 20%) 53% Kat. C (DR < 30%) 37%

3,22 K Kat. C (PD < 10%| ohne (DR > 30%) 11%

2. bis 10. Minute

Temperaturvorgaben nach DIN EN 15251

Einführung in die Schullüftung 17.06.2019

Annahmen/Randbedingungen

Einführung in die Schullüftung

U-Werte:AW: 0,369 W/m² K; FB: 0,782 W/m² K; IW: 1,961 W/m² K; AF: 1,40 W/m² K

9,0 m6,89 m

3,0 m 1,8 m

62 m²

60 % Glasfläche mit 90 % RahmenanteilFenster nach Osten orientiert

17.06.2019

Nutzung

Einführung in die Schullüftung 17.06.2019

Varianten

Einführung in die Schullüftung 17.06.2019

Ergebnisse

Einführung in die Schullüftung

0

50

100

150

200

250

300

350

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Abw

eich

ung

nach

DIN

EN

152

51 in

h

Variante

17.06.2019

Variante 24

Einführung in die Schullüftung

0

5

10

15

20

25

30

35

10 15 20 25 30 35

Ope

rativ

e Ra

umte

mpe

ratu

r °C

Außenlufttemperatur °C

17.06.2019

Fazit

Einhaltung der CO2-Grenzwerte alleine durch Fensterlüftung ist ganzjährig nicht möglich

Im Minimum Unterstützung durch aktive Lüftung – Hybride Lüftung

Stoßlüftung in Neubauschulen kaum realisierbar!!

Modernisierte Gebäude haben sowohl im Sommer als auch Winter ein Behaglichkeitsproblem im Sommer

Einführung in die Schullüftung 17.06.2019

Jährliche Stromkosten einer LüftungsanlagePersonenbezogener Außenluftvolumenstrom m³/h 36Anzahl Personen 30Volumenstrom m³/h 1080

Wirkungsgrad Ventilator % 60

Druckerhöhung Zuluft1. Filterstufe Pa 1002. Filterstufe Pa 150WRG Pa 100Kanalnetz Pa 100Klappen und Zubehör Pa 100Summe Zuluft Pa 550

Druckerhöhung Abluft1. Filterstufe Pa 100WRG Pa 100Kanalnetz Pa 100Klappen und Zubehör Pa 100Summe Abluft Pa 400

Leistung Zuluftventilator W 275Leistung Abluftventilator W 200

Tägliche Betriebsstunden h 8Wöchentliche Betriebsstunden h 40Anzahl Monate 10Jährliche Betriebsstunden h 1600

Stromkosten €/kWh 0,25Jährliche Stromkosten €/a 190

17.06.2019 Einführung in die Schullüftung

Pro Klassenraum!

Institut für Luft- und Kältetechnikgemeinnützige Gesellschaft mbHBertolt-Brecht-Allee 20, 01309 Dresden

Prof. Dr.-Ing. Uwe Franzke

Tel.: +49 351 / 4081-510E-Mail: uwe.franzke@ilkdresden.de