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Verwaltungsneubau der Firma Aumüller Aumatic: Das Foto zeigt die Süd-Westfassade. Die Verschattungselemente sind größtenteils geschlossen. Zwischen Verschattung und den eigentlichen Fenstern der Büros befindet sich ein schmaler Fluchtweg.
© Aumüller Aumatic GmbH
Lüftung von Nichtwohngebäuden
09.02.2017

Das Foto zeigt die Vorderseite mit dem Haupteingang des Verwaltungsneubaus der Firma Aumüller Aumatic.
© Aumüller Aumatic GmbH

Frische Luft ohne maschinelle Lüftung

Nichtwohngebäude kontrolliert aber natürlich zu belüften, spart Primärenergie und erfordert geringere Investitions- und Betriebskosten als eine mechanische Lüftungsanlage. Wissenschaftler der Hochschule Stuttgart entwickelten daher ein Lüftungskonzept, das für ein gutes Innenraumklima sorgt und Strom für den Betrieb der Lüftungsanlage spart.

Bisherige Forschungsarbeiten konzentrierten sich auf die Untersuchung von erreichbaren Luftwechselraten und Luftqualitäten bei einer manuellen, natürlichen Lüftung. Diese ermöglicht keine nächtliche Kühlung des Gebäudes. Diebstahl- und Unwetterschutz stehen dem entgegen. Hier setzen die Arbeiten der Universität Stuttgart an. Zunächst untersuchte das Forscherteam systematisch die Effizienzpotenziale von motorisch gesteuerter, natürlicher Lüftung im Nichtwohnungsbau. Automatisch öffnende Fenster in der Fassade und im Dach sorgen für eine ausreichende Zufuhr von Frischluft. Geeignete Fenstersysteme sind bereits am Markt verfügbar. Simulationen dienten als Grundlage für genaue Aussagen zum Energieeinsparpotenzial identischer Vergleichsgebäude. Die Ergebnisse zeigen, dass im mitteleuropäischen Klima vor allem in Nichtwohngebäuden mit hohen, internen Lasten und geringem Heizenergiebedarf zwischen 30 und 60 Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr für Kühlung und Ventilatorstrom eingespart werden können. Vorausgesetzt, das Gebäude verfügt über ausreichende und frei zugängliche Speichermassen.

Eine gute Raumluftqualität ist bei allen kontrollierten, natürlichen Lüftungskonzepten möglich, der thermische Komfort hängt von der Dimensionierung der Öffnungen und der gewählten Regelstrategie ab. Volumenstrommessungen zeigen, dass bei einer einseitigen natürlichen Lüftung deckenhohe Fenster mit Drehflügeln einen fünffach größeren Volumenstrom aufweisen als breite Kippfenster. Im Vergleich zu einer mechanischen Lüftungsanlage mit Zu- und Abluft ist der Installationsaufwand für eine kontrollierte, natürliche Lüftung in den meisten Bestandsgebäuden geringer und einfacher.

Schwankende und hohe Belegung von Räumen

Werden Räume nicht ständig genutzt, ist eine temperatur- und CO2-abhängig Steuerung der Fensteröffnung sinnvoll. Da bei kalten Außentemperaturen die Gefahr besteht, dass die Innentemperatur zu stark abfällt. Insbesondere in Schulungs- und Versammlungsräumen sowie in vergleichbaren großen Veranstaltungsräumen mit vielen Personen ist nach Ergebnissen des Forscherteams eine hybride Lüftung mit Wärmerückgewinnung eine gute Alternative.

Lebenszyklusanalyse

Ziel der Lebenszyklusanalyse ist es, die kontrollierte, natürliche Lüftung mit einer mechanischen Lüftung ökonomisch und ökologisch zu vergleichen. Dazu zogen die Wissenschaftler reale Investmentkosten aus dem Verwaltungsneubau der Firma Aumüller sowie Kosten aus dem Plusenergieprojekt eines Mehrfamilienhauses in Tübingen heran. Die Ergebnisse zeigen, dass die Investitions- und Lebenszykluskosten etwa zwölf Prozent unter denen eines Abluftsystems liegen. Während einer zwanzigjährigen Betrachtung der Nutzung zeigte sich, dass die eingesparte Lüftungswärme durch eine mechanische Lüftung mit Wärmerückgewinnung den Zusatzaufwand für die Herstellung und das Recycling nicht aufwiegt.

Fallbeispiele bestätigen die Simulationsergebnisse

Im Büroneubau von Aumüller Aumatic in Thierhaupten und in einem Altbau der Hochschule für Technik (HFT) in Stuttgart maßen die Wissenschaftler den thermischen Komfort bei kontrollierter, natürlicher Lüftung. Sowohl im Neubau als auch im innerstädtischen Altbau lagen die gemessenen Innenraumtemperaturen im Komfortbereich. „Die Auslegung des Bürogebäudes bei Aumüller zeigt die Leistungsfähigkeit der kontrollierten, natürlichen Lüftung, wenn diese in der Gebäudeplanung entsprechend berücksichtigt wird“, erläutert Dr. Tobias Erhart von der HFT Stuttgart. Bei weniger als fünf Prozent der Nutzungszeit stiegen die Temperaturen mehr als ein Kelvin über den zulässigen Wert der DIN-Norm. Vorausgesetzt, das Gebäude verfügt über ausreichende und frei zugängliche Speichermassen.

Das Nachfolgeprojekt „Intelligentes motorisch angetriebenes Fenster“ der HFT Stuttgart widmet sich der kontrollierten, natürlichen Lüftung mit Fenstern, die über eine integrierte Sensorik verfügen. Ein Schwerpunkt liegt auf der Außenlärmdämpfung von Fenstersystemen. Geplant ist, die Fenstersysteme sowohl im Wohnungsbau als auch im Nichtwohnungsbau einzusetzen.

(mm)

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Adressen

Projektnehmer
HFT Stuttgart

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Bericht zum Forschungsprojekt
Den Abschlussbericht gibt es bei der TIP Hannover.

Forschungsförderung

Das Informationssystem EnArgus bietet Angaben zur Forschungsförderung, so auch zu diesem Projekt.