Der notwendige Luftwechsel in Innenräumen wird durch deren Belastung durch Feuchtigkeit und evtl. Schadstoffe Schadstoffe sind definiert als chemische Elemente oder Verbindungen mit nachgewiesener oder vermuteter schädigenden Wirkung auf Mensch und Umwelt (Tier, Pflanze wie z. B. Schimmelpilzsporen sowie Gerüchen beeinflusst. Da diese Belastung je nach Raumnutzung, Raumvolumen und Belegungsdichte unterschiedlich ausfallen kann, muss auch die Luftwechselrate Der Austausch der Luft pro Stunde wird als Luftwechselrate β bezeichnet. Die Einheit ist 1/h. Eine Luftwechselrate von 1/h bedeutet, von Raum zu Raum angepasst werden. In Bädern z. B. kumulieren sich einige Parameter, die eine häufige Lüftung Lüftung in einem Gebäude ist unentbehrlich. Sie ist eine Grundanforderung an die Nutzbarkeit von Räumen und Gebäuden, die bei der unumgänglich machen: Feuchtigkeit fällt in der Regel in hohen Mengen und gleichzeitig in sehr kurzer Zeit an (z. B. Baden oder Duschen). Bäder haben in der Regel ein kleineres Raumvolumen und werden gleichzeitig von mehreren Menschen hintereinander oder gleichzeitig genutzt. Bei innenliegenden Bädern ohne Fenster kommt hinzu, dass sämtliche Feuchtespitzen nur über eine Zwangsbelüftung abgeführt werden können, die sehr häufig unterdimensioniert sind. In fast allen Bädern weisen die verwendeten Materialien (z. B. Fliesen) ein ungünstiges Sorptionsvermögen auf. Das absolute Gegenstück zum Bad ist z. B. das Wohnzimmer.
Egal, ob durch Fensterlüftung oder über eine Lüftungsanlage: mit der Einhaltung der Luftwechselrate werden mögliche Belastungen durch Feuchtigkeit, evtl. Schadstoffe sowie Gerüche abgebaut bzw. entstehen diese gar nicht erst. Neben dem aktiven Luftwechsel durch Fensterlüftung oder über eine Lüftungsanlage gibt es einen natürlichen Luftwechsel, der u. a. vom baulichen Zustand der Gebäudehülle abhängt. Gebäude mit einer guten Wärmedämmung Wärmedämmung ist der Oberbegriff für bautechnische Maßnahmen an Gebäuden und die effizienteste Maßnahme zur Einsparung von Heiz- und Kühlenergie sowie (z. B. Fassadendämmung) und/oder modernen Fenstern (z. B. Dreifach-Wärmeschutzverglasung) weisen eine höhere Luftdichtheit Luftdichtheit ist eine Zustandsbeschreibung der Hüllkonstruktion eines Gebäudes im Hinblick auf ihre ungeplante Luftdurchlässigkeit. Sie ist ein Synonym für möglichst auf als z. B. unsanierte Altbauten. Durch jede Undichtigkeit in der Gebäudehülle dringt Außenluft in das Gebäudeinnere und/oder strömt Innenluft nach außen. Als Faustregel gilt: Je besser die Isolierung, desto häufiger muss die Luft in Innenräumen ausgetauscht werden.
Die Luftwechselrate ist eine wichtige Kennziffer für das Innenraumklima. Sie gibt an, wie oft die Luft in einem geschlossenen Raum ausgetauscht werden muss, um ein gesundes Raumklima Als Raumklima wird eine Vielzahl von Faktoren bezeichnet, die in einem Aufenthaltsraum Einfluss auf die Wohnqualität und die Behaglichkeit des sicher stellen zu können. Die Einheit der Luftwechselrate ist 1/h (oder h-1). Eine Luftwechselrate von 4 h-1 bedeutet, dass die Raumluft viermal pro Stunde ersetzt werden muss, um eine hohe Luftqualität zu sichern. Dies wird allgemein unter der Luftwechselrate verstanden. Der Begriff wird allerdings oftmals synonym für drei verschiedene Sachverhalte verwendet. Neben der Luftwechselrate wird auch die Mindestluftwechselrate und die n50-Luftwechselrate erwähnt.
Die Mindestluftwechselrate spielt vor allem im Kontext von Arbeitssicherheit in öffentlich oder gewerblich genutzten Gebäuden eine Rolle. In diesen gelten gesetzlich vorgeschriebene Richt-, Grenz- oder Orientierungswerte Orientierungswerte sind der Oberbegriff für Hintergrund- oder Referenzwerte, mit deren Hilfe man sich „an etwas orientieren“ kann. Dies kann zum , die in Normen und anderen Regelwerken festgelegt wurden und mit denen die hygienischen Luftverhältnisse geregelt werden. Daher werden diese häufig auch als „hygienisch bedingter Mindestluftwechsel Als Mindestluftwechsel in Gebäuden wird das Mindestmaß des Luftaustauschs zur Sicherstellung der hygienischen Mindestanforderungen der Nutzer an die Raumluftqualität, z. “ oder „Luftwechselrate nach DIN“ bezeichnet. Die DIN EN 12831 „Energetische Bewertung von Gebäuden – Verfahren zur Berechnung der Norm-Heizlast“ sieht im Normalfall eine Mindestluftwechselrate von 0,5 h-1 vor. Dies bedeutet, dass alle zwei Stunden ein Luftwechsel stattfinden muss.
Die n50-Luftwechselrate dagegen ist eine Kennziffer im Kontext zur Luftdichtheit der Gebäudehülle. Nach der Energieeinsparverordnung darf die n50-Luftwechselrate in einem Gebäude ohne Abluft Als Abluft wird die verbrauchte und belastete Luft (Geruchsstoffe, Feuchtigkeit, CO2 oder sonstige flüchtige organische Gase) bezeichnet, die aus den - oder Lüftungsanlagen nicht mehr als 3 h-1 betragen. Dies bedeutet, dass sich die Raumluft ohne mithilfe von klimatechnischen Anlagen innerhalb einer Stunde nicht mehr als dreimal austauschen darf. Liegt der Messwert darüber, erfüllt die Luftdichtheit der Gebäudehülle nicht die Anforderungen und muss auf evtl. Undichtigkeiten hin überprüft werden. Diese Messung erfolgt bei einem Druckunterschied von 50 Pa zwischen dem Gebäudeinneren und der Außenumgebung.
Die Luftwechselrate berechnet sich nach folgender Gleichung:
Ein Beispiel: ein Schlafzimmer mit einer Grundfläche von 30 m² und einer Deckenhöhe von 2,40 Meter wird durch zwei Personen genutzt. Dies bedeutet, dass ein Raumvolumen von 72 m³ vorliegt. Außerdem muss der Luftvolumenstrom gemessen werden. Alternativ kann mit dem Mindestvolumenstrom der Lüftungsnorm DIN 1946-6 Raumlufttechnik Teil 6: Lüftung von Wohnungen – Allgemeine Anforderungen, Anforderungen an die Auslegung, Ausführung, Inbetriebnahme und Übergabe sowie Instandhaltung. Diese gerechnet werden: 30 m³/h pro Person. Hierbei muss eine „Unschärfe“ beachtet werden, denn die Norm unterscheidet u. a. nach der Intensität der Tätigkeit: 20 bis 25 m³/h pro Person bei minimaler körperlicher Aktivität, 45 m³/h pro Person bei leichter körperlicher Tätigkeit sowie 60 m³/h pro Person bei schwerer körperlicher Arbeit. Bezogen auf das Beispiel würde man 20 m³/h pro Person ansetzen, so dass der benötigte Mindestvolumenstrom 40 m³/h beträgt. Daraus ergibt sich folgende Berechnung:
Dies bedeutet, dass in dem Schlafzimmer alle 108 Minuten ein Luftwechsel stattfinden muss – oder anders ausgedrückt: „müsste“. Denn Niemand lüftet nachts alle 2 Stunden sein Schlafzimmer und auch tagsüber ist dies abwesenheitsbedingt nicht möglich. Diese einfache Berechnungsmethode dient daher nur als Orientierungshilfe. Entsprechende Empfehlungen finden sich in der einschlägigen Fachliteratur:
Wenn die Luftwechselrate individuell berechnet werden soll, müssen weitere Parameter berücksichtigt werden. Die Berechnung der Luftwechselrate bei Abführung anfallender Feuchtigkeit erfolgt nach der Gleichung:
D – Menge der abgesetzten Feuchtigkeit in g/h
dv – Feuchtigkeitsgehalt in der Abluft in g Wasser/kg Luft
dn – Feuchtigkeitsgehalt in der
Zuluft
Die Zuluft ist die temperierte (behandelte) und gefilterte Luft, die in die Wohnräume strömt.
in g Wasser/kg Luft
ρ – Luftdichte in kg/m3 (bei
Normklima
Das Normklima ist eine im DIN-Normenausschuss getroffene Vereinbarung für eine Klimakonstellation, die diversen bauphysikalischen Berechnungen zugrunde liegt. Diese ist abgeleitet
von 20 °С = 1,205 kg/m3)
Eine weitere Berechnungsform der Luftwechselrate berücksichtigt die Abführung der Überschusswärme nach folgender Gleichung:
Q – Wärmeabgabe an den Raum in kW
tv – Ablufttemperatur in °C
tn – Zulufttemperatur in °C
ρ – Luftdichte in kg/m3 (bei Normklima von 20 °С = 1,205 kg/m3)
Cρ – Wärmekapazität der Luft in kJ/(kg К) (bei Normklima von 20 °С = 1,005 kJ//(kg К)
Soll bei der Ermittlung der Luftwechselrate die höchstzulässige Kohlendioxidkonzentration berücksichtigt werden, sieht die Gleichung wie folgt aus:
GCO2 – Menge des abgesetzten CO2 in l/h
UMAK – maximale CO2-Konzentration in der Abluft in l/m³
UgZ – Gasgehalt in der Zuluft in l/m³