Einfluss verschiedener Lüftungsarten auf die Luftqualität

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CO2-Messungen im IBN-Gebäude: CO2 (Kohlenstoffdioxid) gilt als Leitparameter* der Raumluftqualität und kann in Innenräumen besonders bei Aufenthalt mehrerer Personen Werte erreichen, die unsere Gesundheit und unser Wohlbefinden beeinträchtigen.

Richtiges Lüften ist also wichtig, um überschüssiges CO2 aus den Innenräumen zu entfernen. Um den Einfluss verschiedener Lüftungsarten auf die CO2-Raumluftkonzentration und das Wohlbefinden der Mitarbeiter zu erfassen, wurden im neuen Gebäude des Institut für Baubiologie + Nachhaltigkeit IBN Messungen und Befragungen durchgeführt.

Zu viel CO2 in der Raumluft kann zu Kopfschmerzen, Müdigkeit, Schwindel und Konzentrationsschwäche führen. Studien haben ergeben, dass eine Absenkung der mittleren CO2-Konzentration von 1.300 ppm auf 900 ppm zu signifikanten Leistungssteigerungen führt. Das IBN empfiehlt für Büroräume eine maximale CO2-Konzentration von 800 ppm. Hierfür ist entsprechendes Lüften erforderlich, was allerdings auch zu einer Erhöhung des Heizenergieverbrauchs führt. Deshalb sollte vor allem während der Heizsaison nach dem Motto „so wenig wie möglich, aber so viel wie nötig“ gelüftet werden.

Randbedingungen der Messungen

Das IBN-Gebäude wurde 2014 in Passivhausbauweise mit einem n50-Wert** von 0,6 gebaut. Untersucht wurde folgender größerer Büroraum im Obergeschoss: Ca. 78 m2, 205 m3, Raumhöhe ca. 2,6 m, beidseitig kipp- und offenbare Fenster, durchschnittlich drei bis fünf Mitarbeiter.

Dieses Büro kann anstatt oder zusätzlich zur Fensterlüftung über eine zentrale CO2-gesteuerte Lüftungsanlage mit den drei wählbaren Ventilator-Drehzahlen bzw. Lüftungsstufen „Minimum“, „Normal“ und „Maximal“ gelüftet werden (höchster Luftvolumenstrom 302 m3/h). Wird eine CO2-Konzentration von 800 ppm überschritten, schaltet die Lüftungsanlage automatisch in die nächsthöhere Lüftungsstufe. Im ausgeschalteten Zustand schaltet sich die Lüftungsanlage automatisch ein, wenn 1.000 ppm überschritten werden.

Die Messungen erfolgten nicht nach streng wissenschaftlichen Kriterien, sondern wurden als Feldversuch unter alltäglichen Nutzungsbedingungen mit wechselnden Außenklimaverhältnissen und leicht fluktuierender Anwesenheit von Mitarbeitern (Bewegung in den Räumen) durchgeführt.

Ergänzend wurden subjektive Wahrnehmungen der anwesenden Mitarbeiter wie Temperaturempfinden, Geruch, Behaglichkeit und Geräusche (Außengeräusche bei gekippten oder geöffneten Fenstern bzw. Geräusche der Lüftungsanlage bei geschlossenen Fenstern) erfasst. Die Befragungen fanden direkt nach Beendigung der Messungen statt und sollen ein Gesamtbild der Messsituation wiedergeben. Die Messungen erfolgten Anfang September. Für diese Jahreszeit war das Wetter überdurchschnittlich sonnig und warm: bis ca. 28 °C, rel. Luftfeuchte ca. 35 – 75 %, kein Wind. Zur Durchführung der CO2-Messungen war es zudem größtenteils nötig, die Fenster zu schließen und die Lüftungsanlage auszuschalten. Dies und v. a. die daraus resultierenden hohen Innentemperaturen beeinflussten das Wohlbefinden der Mitarbeiter negativ.

Lüftungssituation 1:

Alle Fenster geschlossen, Lüftungsanlage aus. 3 – 4 Mitarbeiter.

Messergebnisse: CO2 = 580 – 1.050 ppm ansteigend (vgl. Resümee!) / 23 – 26,5 °C / 41 – 52 % rel. Luftfeuchte.

Rückmeldungen von Mitarbeitern: 3 x warm / 2 x leicht stickig, 1 x stickig / 1 x angenehm, 1 x behaglich, 1 x unbehaglich / Außengeräusche 2 x leise, 1 x gut.

Resümee: Bei geschlossenen Fenstern steigt die CO2 -Konzentration trotz dem vorhandenen großen Luftvolumen (ca. 78 m2) zügig an. Bei 1.000 ppm schaltet sich die Lüftungsanlage automatisch ein. Danach sinkt die CO2 -Konzentration schnell. Der kurzzeitige Spitzenwert von 1.200 ppm um 10:10 Uhr ergab sich durch die Atemluft eines Mitarbeiters beim Inspizieren des Messgerätes.

Lüftungssituation 2:

Fenster einseitig gekippt, Lüftungsanlage aus. 2 Mitarbeiter ab 8:30, 3 ab 8:47, 5 ab 9:15.

Messergebnisse: CO2 = 580 – 900 ppm ansteigend / 22,5 – 26 °C / 45 – 51 % rel. Luftfeuchte.

Rückmeldungen von Mitarbeitern: 1 x o.k. / 1 x Luftwechsel wäre angenehm / 2 x leicht unbehaglich / 1 x zu warm

Resümee: Trotz einseitig gekippter Fenster steigt die CO2 -Konzentration zügig an, wenn auch nicht so schnell, wie bei geschlossenen Fenstern.

Lüftungssituation 3:

Nach Erreichen von rund 1.000 ppm von Lüftungssituation 2 Fenster beidseitig gekippt (Ost- und Westseite), Lüftungsanlage aus. 4 Mitarbeiter.

Messergebnisse: CO2 = 1.030 – 630 ppm fallend / 24 – 26,5 °C / 45 – 52 % rel. Luftfeuchte

Rückmeldungen von Mitarbeitern: 2 x besser / 2 x angenehmer / 1 x deutlich angenehmer / 1 x Zugluft o.k. / Außengeräusche stören (Straße)

Resümee: Nach dem Öffnen der gegenüber liegenden Fenster (= Querlüftung) sinkt die CO2 -Konzentration zügig, was von allen befragten Mitarbeitern als deutliche Verbesserung wahrgenommen wird.

Lüftungssituation 4:

Fenster geschlossen, Lüftungsanlage Stufe 1 „Minimum“. 4 Mitarbeiter bis 12:30, danach 3, ab 13:00 keiner (Mittagspause)

Messergebnisse: CO2 = 700 – 828 ppm steigend / 26,3 – 27,0 °C / 45 – 45 % rel. Luftfeuchte.

Eine Befragung der subjektiven Wahrnehmungen fand nicht statt.

Resümee: Die Lüftungsstufe 1 „Minimum“ dient nach Angaben des Lüftungsanlagen-Anbieters lediglich als Grundlüftung bei Abwesenheit. Die Messungen bestätigen dies. Immerhin wurde der vom IBN gewünschte maximale CO2 -Wert von 800 ppm nur knapp überschritten. Auffällig sind die konstanten Lufttemperatur und Luftfeuchtewerte.

Lüftungssituation 5:

Fenster geschlossen, Lüftungsanlage Stufe 2 „Normal“

Messergebnisse: CO2 = 630 – 750 ppm / 22 – 26,5 °C / 44 – 56 % rel. Luftfeuchte. 4 Mitarbeiter ab 9:00.

Rückmeldungen von Mitarbeitern: 2 x zu warm / 1 x behaglich / 1 x besser, als bei Lüftungsanlage Stufe 1, dennoch würde ich gerne Fenster aufmachen / Lüftungsger.usche: 2 x wahrnehmbar, aber noch nicht störend

Resümee: Die Lüftungsanlage im IBN läuft die meiste Zeit des Jahres auf Stufe 2 „Normal“. Damit wird der vom IBN gewünschte CO2 -Zielwert von 800 ppm nur selten überschritten. Dennoch wird gerne zusätzlich 1 bis 3 x pro Tag bei ganz geöffneten Fenstern kurz quergelüftet. Die kurzzeitigen Spitzenwerte bis 790 ppm ergaben sich durch die Atemluft von Mitarbeitern bei Inspizieren des Messgerätes.

Fazit

Wie man anhand der Messergebnisse schlussfolgern kann, könnte man vor allem in Kombination mit einem CO2-Messgerät durchaus auch ausschließlich über die Fenster lüften. Dies erfordert jedoch ein von allen Beteiligten akzeptiertes aktives „Lüftungsmanagement“, was vor allem in einem Büro, in dem mehrere Mitarbeiter mit unterschiedlichen Bedürfnissen an die Raumluftqualität und -temperatur arbeiten, das Betriebsklima belasten kann.

Mit der vorhandenen CO2-gesteuerten Lüftungsanlage kann eine von allen Mitarbeitern akzeptierte Lüftungssituation voreingestellt werden und zum Beispiel bei störenden Außengeräuschen (wie Autos oder Gartengeräte) können die Fenster geschlossen werden. Aufgrund der Filter in der Lüftungsanlage gelangt zudem weniger Staub, Ruß oder Blütenpollen in die Büroräume.

Die Ergebnisse zeigen, dass die vorhandene bedarfsgerecht voreingestellte Lüftungsanlage für ein gutes und auch von allen Mitarbeitern weitgehend als angenehm empfundenes Raumklima sorgt.

Bemerkenswert ist, dass einige Mitarbeiter trotz eingeschalteter Lüftungsanlage gerne 2 oder 3 x am Tag stoßlüften. Es soll noch näher untersucht werden, ob dieses Bedürfnis vorrangig objektive oder subjektive Ursachen hat. Generell werden in der warmen Jahreszeit gerne Fenster geöffnet, soweit draußen keine störenden Geräusche zu hören sind.

Dies war ein Projekt der Stiftung „Baubiologie-Architektur-Umweltmedizin“ B-A-U.
kompletten Bericht lesen

Die Messungen wurden in Zusammenarbeit mit Armin Rebernig durchgeführt. Er ist Baubiologischer Messtechniker IBN und Inhaber einer Baubiologischen Beratungsstelle IBN in Feldkirchen/Österreich

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5 Kommentare

  1. Lüften ist, wie ja schon im Baubiologie-Magazin veröffentlicht, auch und gerade bezüglich der aktuellen Corona-Pandemie eminent wichtig, insbesondere in der kommenden kühlen Jahreszeit und in Räumen mit vielen Menschen. Die CO2-Messung bietet eine einfache und sehr gute Möglichkeit abzuschätzen, ob, wann, wie oft, wie lange… im Einzelfall gelüftet werden soll, um Corona-Risiken in Innenräumen zu minimieren – CO2 ist der ideale Marker für das mögliche Vorhandensein von Aerosolen mit Coronaviren, da es genau wie diese von Menschen abgegeben wird. Wie für viele andere Zwecke auch sollten zumindest Werte über 1000 ppm nicht akzeptiert, während der Pandemie möglichst noch niedrigere Konzentrationen angestrebt werden.

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  2. Spannender Feldversuch. Aus medizinischer Sicht ist eine Minderung der CO2 Konzentration in der Raumluft wichtig für die Konzentrationsfähigkeit und Aufmerksamkeit der Menschen. Wer nur Querlüften kann, konkurriert natürlich zu ökologischen Aspekten. Ich denke, da sollten trotzdem noch viele einen Feldversuch im eigenen Büro durchführen. Guter Artikel.

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  3. Vielen Dank für diese fachlichen Ausführungen. Es gibt immer wieder gewisse Unsicherheiten bei Laien, wie oft gelüftet werden soll, wie hoch die Luftfeuchtigkeit im Raum sein soll, damit sich jeder wohl fühlt. Die anschaulichen Daten sind hilfreich.

    Baubiologische Beratungsstelle IBN – Mehr erfahren

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  4. Hallo, herzlichen Dank für diesen wertvollen Feldversuch unter alltäglichen Nutzungsbedingungen. Die CO2-Messergebnisse/Auswertungen sind aus meiner Sicht sehr interessant. So wie ich es sehe, wurde die Luftfeuchten und Temperaturen im September aufgeführt. Gibt es diesbezüglich Auswertungen zu den Luftfeuchten und Lufttemperaturen für die Wintermonate?

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    • Ja, wir fanden es auch sehr spannend, dem Einfluss verschiedener Lüftungsarten auf die Luftqualität mittels Feldversuch genauer auf den Grund zu gehen. Ansonsten messen auch wir CO2, Luftfeuchte und Raumtemperatur nur stichpunktartig, etwa ein- bis zweimal täglich. Im Winter haben wir bislang keinen Feldversuch durchgeführt, werden wir aber gerne mal nachholen. Anhand unserer stichpunktartigen Messungen haben wir im Winter in dem beschriebenen Büroraum eine durchschnittliche Lufttemperatur von ca. 22 °C und eine relative Luftfeuchte von durchschnittlich ca. 30 %. In einem anderen Raum mit einer Lüftungsanlage mit Feuchterückführung ist die relative Luftfeuchte etwa. 10 % höher. Über trockene Luft hat sich bislang Niemand beklagt.

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Quellenangaben und/oder Fußnoten:

Bilder und Grafiken: IBN
* Unter „CO2 als Leitparameter“ versteht man im Zusammenhang mit der Raumluftqualität, dass parallel mit der Zu- bzw. Abnahme zur CO2-Konzentration in der Raumluft auch andere (v. a. leichtflüchtige) Luftschadstoffe sowie Gerüche zu- bzw. abnehmen.
** n50-Wert = Luftwechselrate je Stunde bei 50 Pascal Druckdifferenz. Ein n50-Wert von 0,6 bedeutet, dass die Luft bei einer Druckdifferenz zwischen innen und außen 0,6 mal austauscht. Die EnEV fordert für Gebäude ohne raumlufttechnische Anlagen eine Luftwechselrate von n50 ≤ 3, von solchen mit raumlufttechnischen Anlagen von ≤ 1,5 und für Passivhäuser von ≤ 0,6. Die Messung erfolgt z. B. mit dem Blower-Door-Test (Differenzdruck-Messverfahren).

Autor
Winfried Schneider

Winfried

Schneider, IBN

Architekt und Geschäftsführer des Institut für Baubiologie + Nachhaltigkeit IBN in Rosenheim

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