15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten Lüftung in Schulen – Umsetzung von Hygiene und Energieeffizienz in der Praxis Lüftungskonzepte im Zuge ganzheitlicher Schulsanierungen Dipl.-Ing. Nadine Kiewert Gebäudemanagement der Stadt Wuppertal Funktionsbereich 3 – Energie- und Umweltmanagement Müngstener Straße 10, 42285 Wuppertal 12./13.04.2010 15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten

15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten Inhalt das GMW Planungsvorgaben (Vorschriften) Lüftungsarten manuell / mechanisch / hybrid Lüftungsmöglichkeiten nach Gerätestandort zentral / dezentral Projektbeispiele Controlling Fazit 12./13.04.2010 15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten

Gebäudemanagement der Stadt Wuppertal Eigenbetrieb nach den Bestimmungen der Gemeindeordnung Start 1999 (vorher waren die Aufgaben verschiedensten Organisationseinheiten der Stadtverwaltung zugeordnet) Ca. 430 Standorte mit 1.380 Objekten Ca. 1,7 Mio. m² BGF Insgesamt ca. 420 Mitarbeiter: 250 Hausbedienstete, Pförtner, Hausmeister 70 Architekten und Ingenieure 40 gewerbliche Mitarbeiter (Werkstatt) 60 Mitarbeiter in Verwaltungsaufgaben 12./13.04.2010 15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten

Energieeffizienzrichtlinie - GMW März 2009 12./13.04.2010 15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten

Energieeffizienzrichtlinie - GMW Verbindliche Zusammenfassung und Dokumentation bestehender und neuer Regelungen Mindestvorgaben Optimierung und Vereinheitlichung der Planungsvorgaben Abweichungen im Einzelfall möglich mit Begründung Permanente Fortschreibung und Anpassung an den technischen Fortschritt und wirtschaftliche Rahmenbedingungen 12./13.04.2010 15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten

Zielgröße Luftqualität Zielwert IDA 4 nach DIN EN 13779 CO2-Gehalt 1.200 ppm (über CO2-Gehalt in der Außenluft) baurechtliche Mindestanforderung an Raumluftqualität entspricht den Empfehlungen CO2-Gehalt kleiner 1.500 ppm Leitfaden für die Innenraumhygiene in Schulgebäuden vom Umweltbundesamt 2008: Richtwert < 1.000 ppm absolut (entspr. IDA 2), Pettenkoferzahl 1.000 ppm CO2 Kompromiss aus Luftqualität, energetischem Aufwand und Investitionsvolumen 12./13.04.2010 15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten

Lüftungsplanung - Vorschriften Vorgaben unter anderem in: in LüAR (brandschutztechnische Anforderungen) VDI 6035 (für dezentrale fassadenorientierte Systeme) DIN EN 13779 (Lüftung von Nichtwohngebäuden) VDI-Lüftungsregeln - VDI 3803 (bauliche und technische Anforderungen an zentrale raumlufttechnische Anlagen) VDI 2081 (Geräusch-/Lärmminderung in RLT-Anlagen) Außenluftansaugung mind. 3m über Erdboden Abstände zwischen Außenluft- und Fortluftöffnungen Hygiene Nachbarbebauung , BMA mit Aufschaltung der Lüftung 12./13.04.2010 15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten

15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten EnEV-Vorgaben - §15 RLT - Neuanlagen ab 4.000 m³/h Erneuerungen von Zentralgeräten oder Kanalnetzen ab 4.000 m³/h SFP der Einzelventilatoren  mind. SFP 4 [1.250 - 2.000 W/(m³ x s)] GMW: SFP 2 gewünscht [500 - 750 W/(m³ x s)] Wärmerückgewinnung  mind. H3 nach DIN EN 13053 Betriebsstundenzahl entspr. Nutzungsrandbedingungen nach DIN V 18599-10 ( 1.400 h) Luftvolumenstrom = Außenluftvolumenstrom  Rückwärmzahl 0,4 ab V > 5.000 m³/h GMW: hoher Wärmerückgewinnungsgrad (mind. 75%) 1.400 h im Jahr für Klassenzimmer Tabelle RLT-Richtlinie einfügen 12./13.04.2010 15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten

Rückwärmzahl nach DIN EN 13053 Volumenstrom Rückwärmzahl H3 bei Betriebszeit   < 2.000 h 2.000 - 4.000 h 4.000 - 6.000 h > 6.000 h 2.000 - 5.000 m³/h --- 0,40 0,43 0,45 5.000 - 10.000 m³/h 0,50 10.000 - 25.000 m³/h 0,47 0,55 25.000 - 50.000 m³/h 0,53 0,58 0,63 > 50.000 m³/h 0,68 12./13.04.2010 15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten

15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten Lüftung - manuell alleinige Stoßlüftung in den Pausen reicht nicht (bei Grenzwert 1.000 ppm CO2) – besser alle 20 min (Störung des Unterrichts) in der Praxis oft Kipplüftung aus akustischen Gründen vielfach nicht möglich (Verkehrslärm) thermische Behaglichkeit inakzeptabel  Luftqualität infolge dessen schlecht, sowie erhöhter Lüftungswärmebedarf CO2 - Grenzwert wird überschritten hohe Geruchsbelästigung hohe Feuchtelast Studien: Untersuchung des Niedersächsisches Landesgesundheitsamtes zur Luftqualität in Schulen, Juli 2005 BINE Informationsdienst, Gebäude sanieren – Schule, 01/2006 Untersuchungen zum Raumklima und zur Fensterlüftung in Schulen, Hellwig et al, Bauphysik 31 (2009), Heft 2 IEA - ECBCS Annex 35 HybVent, Projektstudien zur Hybridlüftung Fraunhofer Institut für Bauphysik, Holzkirchen, Projektstudie zu Regelstrategien bei automatischer Fensteröffnung 12./13.04.2010 15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten

Lüftungsampeln – ein Hilfsmittel! aktuell 150 Lüftungsampeln im Einsatz werden auf Leihbasis an Schulen verteilt geringer Montageaufwand hohe Nutzerakzeptanz (>90% Zufriedenheit) Unterstützung zum Erlernen des richtigen Lüftungsverhaltens (Flyeraktion) Einbindung Schüler – Einforderung von richtigem Lüftungsverhalten positives Resümee der Aktion < 1.000 ppm > 1.000 ppm > 2.000 ppm > 3.000 ppm 12./13.04.2010 15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten

Wirkung von Kipplüftung angenommener Querschnitt: Klassen mit lichtem Lüftungsquerschnitt von 6,0 m lichte Öffnungshöhe der Oberlichter 0,4 m Öffnungsweite 0,15 m 4*1,5 0,15 0,4 verbleibender Lüftungsquerschnitt: 0,94m² resultierender Luftwechsel*: 0,35 1/h Angenommene Raumgröße 65m² mit 3m Höhe, Volumen=200m³ Temperaturdifferenz innen/außen 4k und 1m/s Windgeschwindigkeit Bei Querlüftung und jeweils gegenüberliegenden identischen Querschnitten wie oben, Luftwechsel ca. 4 1/h Berechnung mit Sommluft vom Passivhausinstitut *Berechnung mit Sommluft des Passivhausinstituts 12./13.04.2010 15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten

Planungshinweise Fenster X 12./13.04.2010 15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten

15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten Planungshinweise Fenster 12./13.04.2010 15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten

15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten Planungshinweise Fenster „Gegen ganz geöffnete, in der Endstellung verbleibende (Drehflügel-)Fenster z.b. an den Stirnseiten des Klassenraumes (Fensterscharniere stirnwandseitig) bestehen bei ausreichender Brüstungshöhe keine Bedenken.“ Ludger Hohenberger Gemeindeunfallversicherungsverband Westfalen Lippe Möglichkeit zur Öffnungsdetektion vorsehen (Heizung ausschalten) Grundriss mit Fensteröffnungen an Stirnseite Kippfunktion nicht mehr vorsehen nur noch Drehflügel (Flügelgröße optimieren um Unfallgefahr zu reduzieren) feststehende Unterlichter Bedienung ohne Schlüsselsperre 12./13.04.2010 15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten

15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten Lüftung - mechanisch Luftqualität genau steuerbar Nutzer braucht sich um nichts zu kümmern Eigenverantwortung wird zurück gedrängt große Querschnitte erforderlich lange Leitungswege verursachen hohe Druckverluste Strombedarf steigt mit dritter Potenz der bewegten Luftmenge (doppeltes Luftvolumen = achtfacher Strombedarf) 12./13.04.2010 15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten

15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten Lüftung - hybrid Grundluftwechsel über mechanische Lüftungssysteme CO2-Anstieg wird abgebremst Stoßlüftung im Zeitraster der großen Pausen CO2-Konzentration sinkt wieder deutlich unter Grenzwert von 1.500 ppm Vorteile: gegenüber der mechanischen Voll-Lüftung Lüftungsquerschnitte können reduziert werden Strombedarf für den Betrieb kann deutlich reduziert werden Eigenverantwortung wird gestärkt Nachteile: Nutzereinfluss kann kontraproduktiv wirken Akzeptanzproblem gegenüber mechanischer Voll-Lüftung 12./13.04.2010 15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten

Lüftung - Zentralgerät zentraler Aufstellort muss gegeben sein (wenn möglich im Gebäude) über GLT angebunden (gute Kontrollmöglichkeiten) WRG unproblematisch Wartung nur an einer Stelle Erstellung des Kanalnetzes im Bestand unter Umständen sehr aufwendig (Querung von Treppenhäusern, Unterzügen etc.) Brandschutzklappen erforderlich lange Leitungswege mit entsprechenden Dimensionen/Druckverlusten Hygieneinspektionen – ausreichend Revisionsöffnungen vorsehen Querschnitte von Kanälen im Bild darstellen / Vergleichsmaßstab 12./13.04.2010 15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten

Lüftung – dezentrale Geräte Deutlich kleinere Geräte Einzelgeräte pro Raum oder ein Gerät, das mehrere Räume versorgt (Etagenlösung) Kein Kanalnetz erforderlich (keine externen Druckverluste) hoher Wärmerückgewinnungsgrad (Passivhaus zertifizierte Geräte) zeitlich gestaffelte Nachrüstung, z.b. in den Ferien, einfacher umzusetzen keine Erfassung über GLT Wartungsaufwand bei gleicher Anzahl von versorgten Räumen größer als beim Zentralgerät zum Teil Kondensatablauf erforderlich Schallleistungspegel Geräte beachten max. Störpegel durch maschinelle Lüftung in Klassenräumen: DIN 18041 30 / 35 / 40 dB(A) abhängig von Unterrichtsart VDI 2081 35 / 40 dB(A) hohe / niedrige Anforderungen DIN EN 15251 30 / 40 / (35) dB(A) von / bis / (Standard) Schalldruckpegel nach VDI 2081 (Geräuscherzeugung und Lärmminderung in Raumlufttechnischen Anlagen) Messungen innerhalb von Räumen nach DIN EN ISO 5135 12./13.04.2010 15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten

Montagemöglichkeiten dezentraler Geräte 12./13.04.2010 15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten

Projekte Planung oder in Umsetzung Schulzentren Kindertagesstätten Berufsschulen Gymnasien Gesamtschule Grundschulen Modulbauten Veranstaltungssaal 12 Mensen zahlreiche Sporthallen Hybridauslegung (18m³/P) Abluft-zentral ohne WRG Zentralanlage mit WRG dezentrale Anlagen mit WRG Voll-Lüftung (30m³/P) 12./13.04.2010 15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten

Berufskolleg – Gewerbeschulstr. 34 Beispiel: zwei Zentralgeräte 12./13.04.2010 15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten

Gewerbeschulstr. 34 - Konzept 23 Klassenräume, Umkleidebereiche der Kfz-Halle Hybridlüftung mit 18 m³/(h x Pers) [mech. Zu- und Abluft mit Stosslüftung in den Pausen] 1 zentrale Anlage mit ca. 11.000 m³/h 1 zentrale Anlage mit ca. 2.500 m³/h WRG mit mind. 75% über GLT zeitgesteuert 12./13.04.2010 15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten

Gewerbeschulstr. – Konzept/Standorte 12./13.04.2010 15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten

Berufskolleg – Reichsgrafenstr. 38 Beispiel: Abluftanlage mit Zuluftnachströmung 12./13.04.2010 15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten

Reichsgrafenstr. 38 - Konzept 12./13.04.2010 15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten

Reichsgrafenstr. 38 - Konzept ca. 100 Schüler / 4 Klassenräume mech. Abluft mit Zuluftelemente in den Fenstern 2 Abluftanlagen mit je 900 m³/h (eine Anlage pro Etage) in Nebenräumen installiert Zuluftelemente in den Fenstern mit je 30 m³/h WRG nicht möglich 12./13.04.2010 15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten

Gymnasium – Schluchtstraße 32/34 Beispiel: dezentrale Lüftungsgeräte 12./13.04.2010 15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten

Schluchtstr. – Grundriss 12./13.04.2010 15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten

Schluchtstr. – Grundriss 12./13.04.2010 15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten

Luftführung - kombiniert nur eine Fassadendurchdringung Oberlichtersatz eventueller Kurzschluss Tafelbeleuchtung gegebenenfalls berücksichtigen © 12./13.04.2010 15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten

Detail – kombinierte Luftführung stabile Trennung des Fortluftstrahls von der Ansaugöffnung thermische Grenzschicht an der Fassade wird vom Fortluftstrahl weggeblasen © 12./13.04.2010 15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten

Gesamtschule – Florian-Geyer-Str. 9/11 12./13.04.2010 15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten

Florian-Geyer-Str. – Nord-Ost-Ansicht Beispiel: zentrale Zu-/Abluft 12./13.04.2010 15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten

Florian-Geyer-Str. – Süd-West-Ansicht 12./13.04.2010 15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten

Florian-Geyer-Str. – Konzept ca. 930 Schüler / 40 Klassen Hybridlüftung [18 m³/(h x Pers)] mech. Zu- und Abluft mit Stosslüftung in den Pausen Zwei Zu- und Abluftanlagen mit 7.290 m³/h bzw. 9450 m³/h WRG jeweils über Rotationswärmetauscher (Wirkungsgrad > 78%) Verteilnetz durch die Flure, mit einzelnen Abgängen in die jeweiligen Klassenzimmer (ohne BSK) Freigabe der Klassenlüftung über Präsenzmelder (Volumenstromboxen) 12./13.04.2010 15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten

Florian-Geyer-Str. - Erdgeschoss 12./13.04.2010 15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten

Theorie und Praxis – Turnhalle Blutfinke 70 Beispiel: Lüftungskonzept über motorisch betriebene Fenster 12./13.04.2010 15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten

Turnhalle – Fensterlüftung? 12./13.04.2010 15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten

Theorie und Praxis - Kondensatbildung 12./13.04.2010 15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten

15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten Controlling Grundlage für Erfolgskontrolle bzw. Fehlersuche Stimmen Betriebs- und Nutzungszeit überein? regelmäßige Kontrolle auch größere Baumaßnahmen nicht vernachlässigen Werden temporäre Zwischenlösungen auch rückgebaut? Hier sollte das aktuelle Beispiel des Radiatoreneinsatzes dargestellt werden! 12./13.04.2010 15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten

15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten Fazit ausschließlich manuelle Fensterlüftung (im Winter) ist kaum sinnvoll in der Bestandssanierung ist ein enges Zusammenspiel aller Sanierungsbereiche erforderlich Heizung / Elektro / Warmwasser / Brandschutz Es gibt kein Lüftungskonzept, das immer passt. Nutzereinbindung in Zukunft unbedingt erforderlich um Potentiale auszuschöpfen. 12./13.04.2010 15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten

15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 12./13.04.2010 15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten