Bewertung typischer Fehler in Wohnraumlüftungssystemen

Wohnraumlüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung (WRG) sind ein zentraler Baustein energieeffizienter Gebäude. Sie beeinflussen sowohl die Innenraumluftqualität als auch den Energiebedarf. Im Realbetrieb können jedoch Fehlfunktionen auftreten, welche zu einer verminderten Leistungsfähigkeit der Anlagen führen können. Schlechtere Luftqualität und/oder höherer Energieverbrauch sind die Folge. Doch diese Auswirkungen wurden bislang nur unzureichend vergleichend und multikriteriell untersucht. Im Forschungsprojekt „Airflow Excellence: Effizienz und Luftqualitätssicherung bedarfsgeführter Wohnraumlüftungssysteme“ wird an der Technischen Hochschule Rosenheim der Einfluss typischer Fehlerszenarien systematisch analysiert. Hierzu wird eine repräsentativen Wohnung in der Software CONTAM abgebildet, um

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  • Volumenstromabweichungen
  • Regelungsfehler
  • Minderleistung der WRG
  • luftseitige Kurzschlüsse zwischen Außen- und Fortluft

zu untersuchen. CONTAM ist ein vom National Institute of Standards and Technology (NIST), Gaithersburg, Maryland/USA entwickeltes Software-Tool zur Simulation von Luftströmungen und Schadstofftransporten.

Beschreibung der Raumsituation

Als Untersuchungsobjekt wurde eine Wohneinheit eines Mehrfamilienhauses modelliert. Die Wohnung ist in fünf Zonen unterteilt: Wohnzimmer mit integrierter Küche (WZ), Schlafzimmer (SZ), Kinderzimmer (KiZi), Bad (BA) sowie Flur (FL). Abbildung 1 zeigt den Grundriss der Wohnung mit der räumlichen Anordnung der Zonen sowie der Zu- und Abluftdurchlässe. Die Zuluft wird den Aufenthaltsräumen (Wohn-, Schlaf- und Kinderzimmer) zugeführt, strömen über den Flur in Küche und Bad. Hier wird die Abluft abgeführt. Die Volumenströme entsprechen der Auslegung gemäß DIN 1946 Teil 6 „Raumlufttechnik: Lüftung von Wohnungen – Allgemeine Anforderungen, Anforderungen an die Auslegung, Ausführung, Inbetriebnahme und Übergabe sowie Instandhaltung“ (2019). Der Gesamtvolumenstrom wird an die tatsächliche Luftqualität angepasst. Zur Feststellung der Luftqualität wird ein CO2-Sensor in der Gesamtabluft verwendet.

Abbildung 1: Grundriss der modellierten Wohneinheit mit Zoneneinteilung sowie Zuluft- (blauer Kreis) und Abluftanschlüssen (gelber Kreis) der Lüftungsanlage (Abb. © Markus Wirnsberger)
Abbildung 2: DALYs pro 100.000 Personen und Lüftungswärmeverluste in Abhängigkeit der Stärke des Fehlers. Hier: Reduktion des Abluftvolumenstroms (F2). (Abb. © Markus Wirnsberger)
Abbildung 3: Relative Änderung zum Basiswert der DALYs pro 100.000 Personen, Lüftungswärmeverluste und laufender Feuchte Mittelwert auf einer Wärmebrücke über 30 Tage für alle Fehler. Ein jeder Punkt markiert den Mittelwert aus einem Monte-Carlo-Lauf (50 Simulationen gleichen kontrollierten Randbedingungen). (Abb. © Markus Wirnsberger)

Förderung

Das Forschungsprojekt wurde vom Bundesministerium für Wohnen, Stadtentwicklung und Bauwesen (BBSR) im Rahmen des Förderprogramms „ZukunftBau“ gefördert. Kennzeichen 10.08.18.7-24.52. Laufzeit: 7/2024 bis 6/2026.

*Markus Wirnsberger, Sebastian Obermaier, Harald Krause, Wissenschaftliche Mitarbeiter an der Technischen Hochschule Rosenheim (Abb. © TH Rosenheim)

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