EnergieVisionen

Dicke Luft ... nein Danke

CO₂CalC - gute Luftqualität ist planbar

Die CO2-Konzentration kann als verlässlicher und wissenschaftlich begründeter Leitindikator für die Luftqualität in Räumen herangezogen werden.1,2,3,4 Die Wirkungen von hohen CO2-Konzentrationen im Raum auf den Menschen sind gut erforscht. Mehrere wissenschaftliche Studien belegen, dass die CO2-Konzentration in der Raumluft unter anderem einen wesentlichen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit5, die Denkleistung und die Gedächtnisfunktionen hat und dies ist insbesondere im Hinblick auf Schulen ein wichtiger und kritischer Indikator.2,6,7 Auch reagieren Kinder möglicherweise empfindlicher auf Umgebungsbedingungen als Erwachsene.8 Der Grenzwert für hygienisch unbedenkliche CO2-Konzentrationen in der Raumluft liegt bei unter 1.000 ppm9. Zum Beispiel zeigen Untersuchungen an 251 und 363 Klassenräumen in Deutschland, dass in Schulen CO2-Konzentrationen von über 2.000 ppm bis 5.000 ppm keine Seltenheit sind.2,7 Dabei ist auch zu beachten, dass es sich bei der Analyse um bestehende Gebäude handelt, die in der Regel nicht den energetischen Anforderungen von nZEB-Gebäuden entsprechen – insbesondere ist das Relevant für den Einfluss der ungewollten Eigenlüftung infolge von Undichtigkeiten der Gebäudehülle. In energieeffizienten und luftdichten Gebäuden werden sich die Effekte tendenziell verstärken. Die Frischluftmenge von RLT-Anlagen kann auch in Abhängigkeit der CO2-Konzentration im Raum angepasst werden. Dabei wird ein Sensor im Raum installiert, der die CO2-Konzentration als Indikator für die Luftqualität misst. In Abhängigkeit des gemessenen Wertes wird der Volumenstrom der RLT-Anlage angepasst. Ähnlich kann dies auch über Fensterelemente realisiert werden.

Es stellt sich diesbezüglich die Frage, inwieweit in einem nZEB-Gebäude eine geregelte manuelle oder zeitlich gesteuerte Fensterlüftung aus energetischen und Komfortaspekten und zur Bestimmung der energetischen Anforderungen an neue Gebäude akzeptiert werden kann.

Grund genug ein Werkzeug zu entwickeln mit dem dieser Einfluss möglichst genau bewertet werden kann.

Mit CO2CalC kann genau das gemacht werden. Die dynamische Simulation berücksichtigt die CO2-Emissionen von Menschen und setzt diese in Bezug auf das Raumluftvolumen, die Infiltration und das Lüftungsverhalten. Der Simulationszeitschritt ist mit 5 Minuten sehr kurz, sodass Effekte wie Pausenlüftung und kurze Stoßlüftungen berücksichtigt werden können. Mit einem Fenstermodell wird der Luftvolumenstrom in Abhängigkeit von der Geometrie, der Temperaturdifferenz und der Außenwindgeschwindigkeit bestimmt. Der Verlauf der CO2-Konzentration in einem Raum gehorcht vereinfacht einer Differenzialgleichung. Dabei gelten die folgenden Einschränkungen:

  • Keine Berücksichtigung von Ad- und Desorptionseffekten
  • Annahme einer idealen Durchmischung
  • Ohne Berücksichtigung weiterer chemischer Reaktionen die CO2 erzeugen oder umwandeln
1. Gesundheitliche Bewertung von Kohlendioxid in der Innenraumluft – Mitteilung der Ad-hoc-Arbeitsgruppe der Innenraumlufthygiene-Kommission des Umweltbundesamtes und der Obersten Landesgesundheitsbehörden. Bekanntmachung des Umweltbundesamtes, Bundesgesundheitsbl – Gesundheitsforsch - Gesundheitsschutz 11, 2008, 51: 1358-1369, Springer Medizin Verlag 2008.
2. Anerkanntes Maß für die Bewertung der Raumluftqualität für Räume deren bestimmende Ursache für Stofflasten Personen sind, nach 9.
3. A. Greml, Et al., Evaluierung von mechanischen Klassenzimmerlüftungen in Österreich und Erstellung eines Planungsleitfadens, Berichte aus Energie- und Umweltforschung, Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie, Wien, 2008.
4. P. Tappler, Et al., Richtlinie zur Bewertung der Innenraumluft, Kohlenstoffdioxid als Lüftungsparameter Aktualisierte Fassung 11/2017, Arbeitskreis Innenraumluft am Bundesministerium für Land und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft (BMLFUW), Wien.
5. Die Leistungssteigerung bei mechanischer Belüftung liegt bei etwa 4% gegenüber einer Fensterlüftung, siehe 8
6. Neumann, Buxtrup, Beurteilung der CO2-Konzentration in Klassenräumen, Gefahrstoffe – Reinhaltung der Luft, 74, 06/2014, Nr.7, S.235-244
7. Pawel Wargocki, David P. Wyon, Et al., The Effects of Outdoor Air Supply Rate in an Officeon Perceived Air Quality, Sick Building Syndrome (SBS) Symptoms and Productivity, IndoorAir Vol 10, No. 4:222-2 (2000)
8. Pawel Wargocki, David P. Wyon, Research Report on Effects of HVAC on student performance, ASHRAE Journal, Vol. 48, Oct. 2006, S.24-28.
9. Arbeitsstättenrichtlinie: Lüftung (ASR A3.6). Ausgabe 1/2012; zuletzt geändert GMBI 2018, S. 474.

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