Lüftung

Frischluft muss im Winter erwärmt und im Sommer manchmal gekühlt werden. Das Modell zählt zwei Quellen für den Luftaustausch: Luft, die durch die Gebäudehülle (Wände, Dach, Boden und Fenster) entweicht, und Luft, die bewusst zugeführt wird. Beide Werte werden in Luftwechseln pro Stunde angegeben. 1.0 bedeutet, dass das gesamte Luftvolumen im Haus einmal pro Stunde ausgetauscht wird.

Infiltration und Luftdichtheit

Infiltration ist Luft, die durch undichte Stellen in das Gebäude gelangt, wenn kein Fenster geöffnet ist. Die Luftdichtheit beschreibt, wie viel Luft durchkommt. Ein Blower-Door-Test misst sie: Ein Ventilator in einer Tür hält das Haus auf 50 Pa (viel mehr als eine normale Windböe) und misst, wie viele Luftwechsel pro Stunde die Leckagen dann zulassen (EN ISO 9972). Das Ergebnis ist n50. Ein niedrigerer Wert bedeutet ein dichteres Haus. Bei normalen Druckverhältnissen ist die Leckage viel geringer. Das Modell verwendet die verbreitete Faustregel, dass sie einem Zwanzigstel von n50 entspricht. Bei n50 = 3.5 sind das 0.175 Luftwechsel pro Stunde.

Der Assistent leitet n50 aus dem Baujahr ab. Sie können den Wert durch eine Messung ersetzen. Die Standardwerte reichen von 0.8 für die neuesten Häuser bis 10 für Häuser, die vor 1960 gebaut wurden. Sie stammen derzeit aus einer Tabelle mit luxemburgischen Ausgangswerten. Ein unbeheizter Keller, ein unbeheiztes Dachgeschoss oder eine unbeheizte Garage erhält den doppelten n50-Wert des übrigen Hauses.

Die Infiltration ist in jeder thermischen Zone (einem Geschoss, das als ein Luftvolumen behandelt wird) das ganze Jahr über konstant. Sie steigt weder bei stärkerem Wind noch bei größerem Temperaturunterschied zwischen innen und außen. Die Division durch 20 ist nur eine Näherung. Gemessene Leckagen in echten Häusern können daher deutlich abweichen.

Natürliche Lüftung

Natürliche Lüftung braucht keinen Ventilator. Luft kommt durch undichte Stellen im Gebäude (die oben beschriebene Infiltration), geöffnete Fenster oder Fensterfalzlüfter, einen kleinen Schlitz im Fensterrahmen, herein. Das Modell setzt für die geöffneten Stellen einen Grundluftwechsel von 0.3 pro Stunde an. Er gilt nur, wenn das Haus wärmer als draußen ist, die Innentemperatur zwischen 18 und 32 °C und die Außentemperatur zwischen 0 und 32 °C liegt. Bei kaltem Wetter mit minus 15 bis 0 °C außen steht ein Luftwechsel von 0.1 pro Stunde für kurze Lüftungsphasen und geöffnete Türen. Unter minus 15 °C findet dieser Luftaustausch nicht statt. Die 0.3 sind ein Modellstandardwert für den Tagesdurchschnitt des Lüftungsverhaltens der Bewohner, keine gesetzliche Vorgabe.

Im Alltag entsprechen 0.3 Luftwechsel pro Stunde ungefähr einer halben Stunde täglich mit weit geöffneten Fenstern. Die Rechnung: 0.3 pro Stunde ergibt 7.2 Luftwechsel am Tag. Deutsche Empfehlungen zur Innenraumluft nennen für eine Stoßlüftung bei kaltem Wetter drei bis fünf Minuten mit geöffneten gegenüberliegenden Fenstern. Wenn bei jedem Lüften der größte Teil der Raumluft ausgetauscht wird, wie es die Empfehlung bezweckt, ist eine halbe Stunde täglich ungefähr vergleichbar. Es ist eine Größenordnung, kein Messwert. Das Modell verteilt den Luftaustausch gleichmäßig über den Tag statt ihn in wenigen Lüftungsphasen abzubilden. Der kalte Luftzug einer echten Lüftung fehlt dadurch.

Die Leckage kommt zusätzlich dazu und hängt vom Alter des Hauses ab. Bei einem Haus mit 400 m³ Volumen (ungefähr 150 m² Wohnfläche) beträgt der Luftaustausch durch Lüftung immer 120 m³/h. Das Gebäude selbst verliert etwa 16 m³/h, wenn es neu und dicht ist (n50 0.8), 70 m³/h bei einem Haus aus den 2000er-Jahren (n50 3.5), 120 m³/h bei einem Haus aus den 1970er-Jahren (n50 6) und 200 m³/h bei einem Haus von vor 1960 (n50 10). Im ältesten Fall lüftet sich das Haus stärker durch Leckagen als durch das Öffnen der Fenster. Im neuesten Fall lüftet es sich fast gar nicht selbst. An einem milden Tag hat ein Haus mit n50 3.5 ungefähr 0.475 Luftwechsel pro Stunde: 0.175 durch Infiltration plus 0.3 Grundlüftung. Das ist eine Rechnung mit den Standardwerten und kein Ergebnis für Ihr Haus.

Lüftung mit Wärmerückgewinnung

Eine Lüftung mit Wärmerückgewinnung besteht aus zwei Ventilatoren und einem Wärmetauscher. Ein Ventilator führt Frischluft zu, der andere führt verbrauchte Luft ab. Der Wärmetauscher überträgt die Wärme der Abluft auf die Frischluft, ohne beide Luftströme zu vermischen. Das Modell setzt in jeder beheizten Zone eine ausgeglichene Anlage an: Zu- und Abluftvolumenstrom sind gleich, sodass kein Überdruck im Haus entsteht. Der Gesamtstrom wird gleichmäßig auf die beheizten Zonen verteilt und läuft das ganze Jahr konstant.

Der sensible Wärmerückgewinnungsgrad ist der Anteil der Wärme aus der Abluft, der auf die Zuluft übergeht. „Sensible“ Wärme lässt sich mit einem Thermometer messen und umfasst keine Feuchtigkeit. Das Modell verwendet standardmäßig 0.87 und gewinnt keine Feuchtigkeit zurück. 200 m³ Frischluft pro Stunde zu erwärmen kostet etwa 67 W je Kelvin (Grad) Unterschied zwischen Außen- und Innenluft. Bei 87 % Wärmerückgewinnung sinkt der Wert auf etwa 9 W. Das sind Beispiele aus der Formel, keine Simulationsergebnisse.

Der Assistent schlägt für Häuser ab Baujahr 2015 eine Anlage mit Wärmerückgewinnung und für ältere Häuser natürliche Lüftung vor. Sie können anders wählen. Der Standardvolumenstrom entspricht der Hälfte des beheizten Luftvolumens pro Stunde, auf die nächsten 50 m³/h gerundet und auf 150 bis 400 m³/h begrenzt. Die Ventilatoren verbrauchen jede Stunde des Jahres Strom: Volumenstrom mal spezifische Ventilatorleistung (Stromverbrauch je bewegtem m³ Luft), standardmäßig 0.25 Wh/m³. Bei 200 m³/h sind das 50 W oder etwa 440 kWh im Jahr. Dieser Verbrauch geht in die Ergebnisse ein.

Wenn die Anlage läuft, wird der natürliche Luftwechsel von 0.3 durch einen Restwert von 0.1 pro Stunde ersetzt. Er steht für Türen, kurze Fensteröffnungen und den Kamineffekt (warme Luft steigt im Haus auf und zieht unten Luft hinein und oben hinaus), die weiterhin vorkommen. Infiltration gilt zusätzlich.

Im Sommer hat die Anlage einen Bypass: Eine Klappe leitet die Luft am Wärmetauscher vorbei, damit kühle Nachtluft ins Haus kommt, ohne von der Abluft erwärmt zu werden. Für jedes beheizte Geschoss öffnet das Modell den Bypass, wenn gleichzeitig drei Bedingungen gelten: Der Raum ist warm, die Außenluft liegt über 12 °C und ist kühler als der Raum. „Warm“ schaltet oberhalb Ihrer Heiztemperatur am Tag plus 2 K ein und unterhalb dieser Temperatur plus 1 K wieder aus. Bei 21 °C tagsüber öffnet der Bypass über 23 °C und schließt unter 22 °C. Ist er offen, laufen die Ventilatoren mit demselben Volumenstrom und der Wärmetauscher überträgt keine Wärme mehr.

Grenzen des Modells

• Eine reine Abluftanlage (Ventilatoren ziehen verbrauchte Luft aus Küche und Bad; Frischluft kommt durch Lüftungsöffnungen herein) wird im Assistenten angeboten, aber nicht als eigenes System modelliert. Sie entspricht der natürlichen Lüftung, ohne Wärmerückgewinnung und ohne Stromverbrauch für Ventilatoren.
• Infiltration und natürliche Lüftung haben feste Werte. Wind- und Kamineffekt sowie das Öffnen von Fenstern während einer Hitzewelle werden nicht abgebildet.
• Die Anlage hat weder eine bedarfsgerechte Regelung (Luftstrom nach CO2 oder Luftfeuchte) noch einen Boost-Modus (mehr Luft beim Kochen), Frostschutz gegen vereisende Wärmetauscher oder Feuchterückgewinnung. Ihr Luftstrom ändert sich nicht mit der Belegung.
• Die Luftqualität wird nicht simuliert. Das Modell prüft weder CO2 noch Luftfeuchtigkeit oder die Einhaltung eines Lüftungsstandards.
• Wärmeverluste in den Kanälen und der Einfluss von Filtern auf die Ventilatorleistung werden nicht modelliert.