In Schulen kommen viele Menschen auf relativ kleinem Raum zusammen und müssen über längere Zeit effizient arbeiten und lernen. Steigt die CO2-Sättigung in einem Raum zu sehr an, hat dies ganz konkrete Folgen für Schüler und Lehrer: Die Leistungsfähigkeit sinkt, Kopfschmerzen und Müdigkeit sind nur die ersten Symptome.
Mit Lüftungsanlagen lassen sich alle Räume in sauerstoffreiche Lernoasen verwandeln, in denen Luftschadstoffe und hohe Kohlendioxid-Konzentrationen sicher abgeführt werden. Auch die Luftfeuchtigkeit wird automatisch auf ein unschädliches Maß begrenzt – das sorgt für ein angenehmes Raumklima.
Weitere Vorteile von Lüftungsanlagen: Fenster müssen in der Heizperiode nicht mehr geöffnet werden, Kälte, Außenlärm und Luftschadstoffe bleiben draußen. Filter reinigen die einströmende Luft von Staub und Pollen, das kommt besonders Allergikern zugute. Sind die Räumlichkeiten beispielsweise in den Ferien ungenutzt, sorgen Lüftungsanlagen lediglich für die notwendige Mindestlüftung und somit für den Bestandsschutz des Gebäudes.
Zentral oder dezentral?
Mittlerweile gibt es eine große Bandbreite an Geräten, die für jede Einbausituation die passende Lösung bieten. So gibt es neben standardisierten Produkten auch flexible Geräte, die individuell an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden. Doch die erste Frage, die sich bei der Planung einer Lüftungsanlage stellt, ist, ob zentrale oder dezentrale Geräte zum Einsatz kommen werden. Beide Möglichkeiten bieten Vorteile, je nach Gebäudevoraussetzungen empfiehlt sich jedoch die eine oder andere Lösung eher. In Neubauprojekten beispielsweise können zentrale Lösungen eingeplant werden, bei Sanierungen kommen oft dezentrale Lüftungsgeräte zum Einsatz.
Das bedeutet, dass in jeden Raum, der belüftet werden soll, ein individuelles Lüftungsgerät eingebaut wird. Diese Einbauweise hat gerade für Schulen klare Vorteile: Die Planung gestaltet sich einfach und ist bautechnisch gut umsetzbar. Der Einbau einer dezentralen Lüftung lässt sich während des laufenden Betriebs umsetzen, schließlich ist immer nur ein einzelner Raum nicht verfügbar. Die Arbeiten nehmen nur einen bis anderthalb Tage in Anspruch, sodass die Schüler schnell wieder zurück in ihren Klassenraum können und der organisatorische Aufwand auf ein Minimum reduziert wird.
Die Renovierung der Räume kann außerdem auf Möglichkeiten und Budget der jeweiligen Schule angepasst werden. Mit Kosten zwischen 7 000 und 10 000 Euro kann so immer dann ein Raum nachgerüstet werden, wenn wieder Geld zur Verfügung steht.
Bei zentralen Schullüftungen ist dies nicht möglich. Bereits im Vorfeld muss hier genau geplant werden, denn das benötigte Luftverteilsystem hat einen größeren Platzbedarf und einen entsprechend höheren baulichen Aufwand. Zwei Faktoren, die sich auch auf die Kosten auswirken. Für Neubauten ist die Planung gut umsetzbar, bei einem nachträglichen Einbau müssen alle Räume zeitgleich renoviert werden – im laufenden Schulbetrieb oft kaum umsetzbar.
Bei beiden Lösungen ist ein Fassadeneingriff nötig, hier sind zentrale Lösungen allerdings im Vorteil, da nur zwei Bohrungen in der Fassade vorgenommen werden müssen. Bei einer dezentralen Lösung erhält jedes einzelne Gerät zwei Wanddurchführungen in der Fassade. Ganztagsschulen können beispielsweise mit einer Kombination aus beiden Varianten versorgt werden: Klassenräume werden über dezentrale Lüftungsgeräte versorgt, Versammlungs- und Multifunktionsräume wie Aulen, die zu Kantinen umgebaut werden, erhalten eine zentrale Lösung.
Bild: Airflow
Identische Funktionsprinzipien
Bei Airflow arbeiten alle Lüftungsgeräte nach derselben Funktionsweise: Frische Außenluft wird über einen Ansaugstutzen angesogen und strömt in die Wärmerückgewinnung. Dort wird die frische Außenluft aufgewärmt und anschließend in den Raum geleitet. Dafür wird die Wärme der nach außen strömenden verbrauchten Raumluft genutzt. Dabei sind die Ströme voneinander getrennt, sodass keine Luftvermischung entsteht. Dieser Wechselzyklus ermöglicht einen trockenen Wärmerückgewinnungsgrad von bis zu 85 Prozent.
Ventilatoren bewirken eine günstige Druck-Volumenstrom-Kennlinie, wodurch sich Betriebskosten reduzieren lassen. Für wechselnde Lüftungsanforderungen empfiehlt sich eine bedarfsgeführte Regelung, die die Ventilatorleistung entsprechend den tatsächlichen Anforderungen anpasst. Die energiesparenden EC-Ventilatoren sind mit 30 dB(A) dabei so geräuscharm, dass keine Lärmbelästigung für Schüler entsteht.
Für die Regelung gibt es unterschiedliche Möglichkeiten: Eine digitale Steuerung mit individuellen Einstellungen erlaubt die automatische Regelung der Geräte, an der Bedieneinheit kann neben zahlreichen Anwenderparametern auch ein individuelles Wochenprogramm eingestellt werden. Eine weitere Alternative ist die Regelung über verschiedene externe Sensoren, die beispielsweise Feuchte, CO2-Gehalt oder Luftqualität messen, die Lüftung entsprechend regeln und damit eine gesunde Raumluft erzielen.
Sowohl dezentrale als auch zentrale Geräte können optional an eine Gebäudeleittechnik angeschlossen werden. Schutzfunktionen verhindern das Einfrieren des Wärmeübertragers, leiten Kondensat ab und stoppen die Luftzufuhr bei Bedarf automatisch. Das verhindert Schäden an der Anlage.
Bild: Airflow
Bild: Airflow
Gleichmäßiger Zuluftstrom per Coanda-Effekt
Die optimale Versorgung eines Raumes mit dezentraler Lüftung ist mithilfe des Coanda-Effekts möglich, der für eine gleichmäßige Verteilung über die gesamte Fläche sorgt und Zugerscheinungen vorbeugt. Um dies zu erreichen, ist allerdings die richtige Platzierung der Anlage wichtig, da sonst die Gefahr einer eingeschränkten bzw. einseitigen Durchströmung des Raumes besteht.
Der Grund dafür liegt in der Wirkungsweise des Coanda-Effekts: Die einströmende Luft hält sich an der Decke, bevor sie langsam absinkt und sich in diesem Prozess mit der Raumluft vermischt. Bei allen decken- und wandhängenden Geräten der dezentralen Bauweise wird die frische Luft mit relativ hoher Geschwindigkeit eingeblasen und gleitet 7 bis 8 m an der Decke entlang. Dabei zieht sie die Raumluft mit sich, was eine wirksame Durchmischung der Frisch- und Raumluft sichert. Gleichzeitig bewirkt das Mitziehen eine einheitliche Luftqualität und senkt gleichzeitig die Luftgeschwindigkeit des Zuluftstroms, wodurch Zugluft vermieden wird.
Hierbei müssen bauliche Restriktionen beachtet werden, damit der Luftstrom nicht abreißt und der Effekt nicht verloren geht – herabhängende Lampen, Streben oder Balken beispielsweise müssen bei der Planung der Platzierung bedacht werden.
Bodenmodelle arbeiten ebenfalls nach diesem Prinzip. Allerdings wird bei diesen Geräten die Frischluft in aufsteigender Richtung eingeblasen und verteilt sich dann über den beschriebenen Coanda-Effekt im Raum. Sowohl Decken/Wand- als auch Standmodelle eignen sich zum Einsatz in Schulen, allerdings bieten die Decken/Wandgeräte eine zusätzliche Platzersparnis und sind durch ihre Lage vor Vandalismus geschützt.
Lüftung braucht Überwachung
Zu einer optimalen Lüftung gehört eine konstante Überwachung. Nur so kann erreicht werden, dass Luftqualität und Temperatur immer den idealen Werten entsprechen. Ausschlaggebend ist hier besonders die sogenannte Pettenkofer-Zahl, die die Obergrenze für die CO2-Konzentration angibt. Eine Sättigung von 0,1 Prozent oder von 1 000 parts per million (ppm) ist hier ein Richtwert für gute Luftqualität.
Eine kurze Rechnung belegt diesen Wert: Der Mensch atmet 9 l/min Luft aus (20 Atemstöße je Minute, 450 ml Atemvolumen). Die ausgeatmete Luft enthält 4 Prozent CO2 (40 000 ppm). Das sind 21 l CO2 je Person und Stunde. 30 m³ hinausströmende Luft sind 30 000 l mit 0,1 Prozent CO2 (Pettenkofer-Zahl) und enthalten somit 30 Liter CO2 (30 000 x 0,001). Die von außen einströmende Luft bringt 30 000 x 350 ppm = 10,5 l CO2 in den Raum hinein.
Per Saldo werden also 19,5 l CO2 hinaustransportiert. Das entspricht nahezu der ausgeatmeten CO2-Menge. Auch beim Sauerstoff unterscheiden sich eingeatmete und ausgeatmete Luft um rund 4 Prozent in der Sauerstoffkonzentration. Wenn also genug CO2 abgeführt wird, kommt auch genug Sauerstoff in die Frischluft. Dieser Wert variiert allerdings je nach Gebiet, da beispielsweise Stadtluft eine höhere Belastung aufweist als Landluft.
Airflow / Ruß
