Vortrag "Lüftungskonzepte" im Format PowerPoint

Lüftung in Schulen – Umsetzung von Hygiene und Energieeffizienz in der Praxis
FB 3 - Energie
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
Inhalt
FB 3 - Energie
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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
FB 3 - Energie
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12./13.04.2010
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
15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten
Energieeffizienzrichtlinie - GMW
FB 3 - Energie
März 2009
12./13.04.2010
15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten
Energieeffizienzrichtlinie - GMW
FB 3 - Energie
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Verbindliche Zusammenfassung und Dokumentation bestehender und neuer
Regelungen
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Mindestvorgaben
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Optimierung und Vereinheitlichung der Planungsvorgaben
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Abweichungen im Einzelfall möglich mit Begründung
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Permanente Fortschreibung und Anpassung an den technischen Fortschritt und
wirtschaftliche Rahmenbedingungen
12./13.04.2010
15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten
Zielgröße Luftqualität
FB 3 - Energie
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12./13.04.2010
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
15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten
Lüftungsplanung - Vorschriften
FB 3 - Energie
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)
12./13.04.2010
15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten
EnEV-Vorgaben - §15
FB 3 - Energie
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RLT - Neuanlagen ab 4.000 m³/h
Erneuerungen von Zentralgeräten oder Kanalnetzen ab 4.000 m³/h
1. SFP der Einzelventilatoren
 mind. SFP 4 [1.250 - 2.000 W/(m³ x s)]
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GMW: SFP 2 gewünscht [500 - 750 W/(m³ x s)]
2. 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
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12./13.04.2010
GMW: hoher Wärmerückgewinnungsgrad (mind. 75%)
15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten
Rückwärmzahl nach DIN EN 13053
FB 3 - Energie
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
0,40
0,43
0,45
0,50
10.000 - 25.000
m³/h
0,43
0,47
0,50
0,55
25.000 - 50.000
m³/h
0,50
0,53
0,58
0,63
> 50.000 m³/h
0,55
0,58
0,63
0,68
12./13.04.2010
15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten
Lüftung - manuell
FB 3 - Energie
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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!
FB 3 - Energie
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aktuell 150 Lüftungsampeln im Einsatz
werden auf Leihbasis an Schulen verteilt
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geringer Montageaufwand
hohe Nutzerakzeptanz (>90% Zufriedenheit)
Unterstützung zum Erlernen des richtigen Lüftungsverhaltens (Flyeraktion)
< 1.000 ppm
Einbindung Schüler – Einforderung von richtigem
Lüftungsverhalten
> 1.000
ppm
> 2.000 ppm
positives Resümee der Aktion
> 3.000 ppm
12./13.04.2010
15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten
Wirkung von Kipplüftung
FB 3 - Energie
angenommener Querschnitt:
Klassen mit lichtem Lüftungsquerschnitt von
lichte Öffnungshöhe der Oberlichter
Öffnungsweite
verbleibender
Lüftungsquerschnitt:
0,94m²
6,0 m
0,4 m
0,15 m
0,4
0,15
resultierender Luftwechsel*:
0,35 1/h
*Berechnung mit Sommluft des Passivhausinstituts
12./13.04.2010
15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten
Planungshinweise Fenster
FB 3 - Energie
X
12./13.04.2010
15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten
Planungshinweise Fenster
FB 3 - Energie
12./13.04.2010
15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten
Planungshinweise Fenster
FB 3 - Energie
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12./13.04.2010
„Gegen ganz geöffnete, in der Endstellung verbleibende
Möglichkeit
zur Öffnungsdetektion
vorsehen des
(Heizung
(Drehflügel-)Fenster
z.b. an den Stirnseiten
ausschalten)
Klassenraumes (Fensterscharniere stirnwandseitig)
Grundriss
an Stirnseite keine
bestehenmit
beiFensteröffnungen
ausreichender Brüstungshöhe
Kippfunktion
Bedenken.“ nicht mehr vorsehen
nur noch Drehflügel (Flügelgröße optimieren um
Unfallgefahr zu reduzieren)
feststehende
Unterlichter
Ludger Hohenberger
Bedienung
ohne SchlüsselsperreWestfalen Lippe
Gemeindeunfallversicherungsverband
15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten
Lüftung - mechanisch
FB 3 - Energie
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12./13.04.2010
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)
15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten
Lüftung - hybrid
FB 3 - Energie
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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
Nachteile:
Vorteile:
gegenüber der mechanischen VollLüftung
• Lüftungsquerschnitte können reduziert
werden
• Nutzereinfluss kann kontraproduktiv
wirken
• Akzeptanzproblem gegenüber
mechanischer Voll-Lüftung
• Strombedarf für den Betrieb kann deutlich
reduziert werden
• Eigenverantwortung wird gestärkt
12./13.04.2010
15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten
Lüftung - Zentralgerät
FB 3 - Energie
•
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
12./13.04.2010
15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten
Lüftung – dezentrale Geräte
FB 3 - Energie
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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
•
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•
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)
12./13.04.2010
15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten
Montagemöglichkeiten dezentraler Geräte
FB 3 - Energie
12./13.04.2010
15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten
Projekte
Planung oder in Umsetzung
FB 3 - Energie
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Schulzentren
Kindertagesstätten
Berufsschulen
Gymnasien
Gesamtschule
Grundschulen
Modulbauten
Veranstaltungssaal
12 Mensen
zahlreiche Sporthallen
12./13.04.2010
•
•
Hybridauslegung (18m³/P)
- Abluft-zentral ohne WRG
- Zentralanlage mit WRG
- dezentrale Anlagen mit WRG
Voll-Lüftung (30m³/P)
- Zentralanlage mit WRG
15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten
Berufskolleg – Gewerbeschulstr. 34
FB 3 - Energie
Beispiel:
zwei Zentralgeräte
12./13.04.2010
15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten
Gewerbeschulstr. 34 - Konzept
FB 3 - Energie
• 23 Klassenräume, Umkleidebereiche der Kfz-Halle
• Hybridlüftung mit 18 m³/(h x Pers) [mech. Zu- und Abluft mit Stosslüftung in den
Pausen]
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12./13.04.2010
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
15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten
Gewerbeschulstr. – Konzept/Standorte
FB 3 - Energie
12./13.04.2010
15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten
Berufskolleg – Reichsgrafenstr. 38
FB 3 - Energie
Beispiel:
Abluftanlage mit Zuluftnachströmung
12./13.04.2010
15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten
Reichsgrafenstr. 38 - Konzept
FB 3 - Energie
12./13.04.2010
15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten
Reichsgrafenstr. 38 - Konzept
FB 3 - Energie
• 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
FB 3 - Energie
Beispiel:
dezentrale Lüftungsgeräte
12./13.04.2010
15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten
Schluchtstr. – Grundriss
FB 3 - Energie
12./13.04.2010
15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten
Schluchtstr. – Grundriss
FB 3 - Energie
12./13.04.2010
15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten
Luftführung - kombiniert
FB 3 - Energie
•
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•
•
nur eine Fassadendurchdringung
Oberlichtersatz
eventueller Kurzschluss
Tafelbeleuchtung gegebenenfalls berücksichtigen
©
12./13.04.2010
15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten
Detail – kombinierte Luftführung
FB 3 - Energie
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
FB 3 - Energie
12./13.04.2010
15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten
Florian-Geyer-Str. – Nord-Ost-Ansicht
FB 3 - Energie
Beispiel:
zentrale Zu-/Abluft
12./13.04.2010
15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten
Florian-Geyer-Str. – Süd-West-Ansicht
FB 3 - Energie
12./13.04.2010
15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten
Florian-Geyer-Str. – Konzept
FB 3 - Energie
• 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
12./13.04.2010
23 x 15 = 3,600 m
23 x 15 = 22
x 15
3,600
m= 3,400 m
8 x 11 = 0,900 m
15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten
935
21
1,94
13
94
2,13 5
435
2,51 5
20
20
2,51 5
5
2,875
20
27
1,32
1,01
2,13 5
2,15
26
26
1,94
3,86 5
1,84
10
885
2,135
26
3,67 5
94
2,13 5
15
15
975
1,26
1,01
1,385
80
205
23
22 5
7 x 15 = 1,050 m
Florian-Geyer-Str. - Erdgeschoss
FB 3 - Energie
7 x 15 = 1,050 m
7 x 15 = 1,050 m
26
7 x 17 = 1,220 m
Theorie und Praxis – Turnhalle Blutfinke 70
FB 3 - Energie
Beispiel:
Lüftungskonzept über
motorisch betriebene Fenster
12./13.04.2010
15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten
Turnhalle – Fensterlüftung?
FB 3 - Energie
12./13.04.2010
15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten
Theorie und Praxis - Kondensatbildung
FB 3 - Energie
12./13.04.2010
15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten
Controlling
FB 3 - Energie
•
12./13.04.2010
Grundlage für Erfolgskontrolle bzw. Fehlersuche
- Stimmen Betriebs- und Nutzungszeit überein?
 regelmäßige Kontrolle
- auch größere Baumaßnahmen nicht vernachlässigen
- Werden temporäre Zwischenlösungen auch rückgebaut?
15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten
Fazit
FB 3 - Energie
•
•
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
FB 3 - Energie
Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
12./13.04.2010
15. Fachkongress der kommunalen Energiebeauftragten