Luftwechsel: Wie kann man ihn in Abhängigkeit vom CO₂-Gehalt kontrollieren?
Die Luftwechselrate (LWR) war schon immer ein zentraler Begriff bei der Verwaltung von lufttechnischen Systemen in Gebäuden. Heute ist diese Maßnahme noch entscheidender, da sie direkt mit dem Kampf gegen COVID und im weiteren Sinne gegen alle Arten von Viren und Bakterien zusammenhängt.
LWR (oder ACR für Air Change Rate) ist eine der Säulen der Innenraumluftqualität (ILQ), weil es das beste Mittel zur Sauberhaltung der Luft ist, diese mit ausreichender Häufigkeit komplett auszutauschen. Dies ist die einfachste und effizienteste Methode, um sicherzustellen, dass sich Schadstoffe, Gase, Partikel, Bakterien und Viren nicht in einer geschlossenen Atmosphäre ansammeln. Vereinfacht gesagt versteht man unter LWR die Anzahl der Wechsel des gesamten Luftvolumens eines Raumes innerhalb einer Stunde.
CO₂ als Nachweis für die Geschlossenheit eines Raumes
Bisher wurde die LWR vorschriftsmäßig mit Hilfe einer Tabelle festgelegt, die generische Werte in Abhängigkeit vom betreffenden Ort und der darin ausgeübten Tätigkeit empfiehlt. Heutzutage beobachten wir einen Paradigmenwechsel: Die Experten sind sich jetzt darüber einig, dass nun der CO₂-Gehalt das Hauptziel ist, das erreicht werden muss, um damit die erforderliche Luftwechselrate zu ermitteln, die angewandt werden muss. Die Messung des CO₂-Gehalts (in ppm) ist nämlich der wichtigste und effizienteste Nachweis für die Innenraumluftqualität.
Der Vorteil des CO₂-Gehalts ist eine sehr schnelle Reaktion auf die Häufigkeit des Wechsels der Innenraumluft sowie die Berücksichtigung der Anzahl an Personen in einem Raum. Diese Personen atmen ständig CO₂ aus. Daher ermöglicht dessen Messung die Anpassung der Luftwechselrate eines Raumes direkt in Abhängigkeit von der Besucherdichte und damit in Abhängigkeit von den Kontaminationsgefahren.
Die insgesamt weltweit empfohlenen CO₂-Gehalte liegen im Durchschnitt zwischen 800 und 1 000 ppm, mit einer Toleranz von 1 300 oder 1 500 ppm je nach Umgebungen. Man geht allgemein davon aus, dass ein CO₂-Gehalt von über 2 500 ppm bei einer längeren Exposition problematisch wird.
Mehr darüber erfahren Sie in unseren Blogs:
Wie man die Luftwechselrate in 4 Schritten kontrollieren kann
Um sicherzustellen, dass die Luft in einem Raum korrekt gewechselt wurde, muss man verschiedene Kontrollen mit unterschiedlichen Instrumenten durchführen.
Diese Empfehlungen gelten ausschließlich für klimatisierte Gebäude des Dienstleistungs- und Industriesektors und insbesondere in Bereichen mit Schutzatmosphäre. Sie gelten nicht für den Haushaltssektor, für Büros ohne Klimatisierung und auch nicht für Räume, die mit einem einzigen Split ausgerüstet sind (klassisches Einzelklimagerät).
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Messung des in den Raum eingeleiteten Luftvolumenstroms
An erster Stelle steht folgende Messung, die die Wichtigste des Verfahrens ist: Man muss zunächst sicherstellen, dass das Belüftungssystem genügend Luft in das Innere des Raumes bläst, weil sich dort der aktive Teil der Belüftung abspielt. Das zuverlässigste Gerät für diese Art der Messung ist z. B. das Balometer DBM 620, das sich an jede Ventilationsöffnung anpasst.
Mit Hilfe der mobilen App SmartKap kann das DBM 620 automatisch die Luftwechselrate eines Raumes in Abhängigkeit von den Messungen des Luftvolumenstroms an der Ventilationsöffnung und dem Rauminhalt des betreffenden Raumes messen. Man kann auch ein Flügelanemometer oder ein Hitzdraht-Thermo-Anemometer verwenden und die betreffenden Bereiche an den Gittern scannen oder in Zonen einteilen, aber diese Methode ist mühsamer und kann nicht für Diffusoren verwendet werden, eine Art der Öffnung, an der nur ein Balometer messen kann.
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Messung des abgesaugten Luftvolumenstroms
Zur Sicherstellung einer korrekten Luftzirkulation muss man auch den Luftvolumenstrom an den Absaugöffnungen messen. Diese Lüftungsgitter sind im Allgemeinen passiv: Die Luft wird dort nicht entlüftet, sondern mit Hilfe von Überdruck durch die Öffnung gedrückt. Für diese Gitter eignet sich am besten ein Flügel- oder Hitzdraht-Anemometer mit einem Kegel in den richtigen Abmessungen. Weil das Balometer DBM 620 für große Lüftungsgitter automatisch die Richtung des Luftstroms erkennen kann, eignet es sich selbstverständlich auch für die Messung des Luftvolumenstroms am Luftauslass!
Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, lesen Sie unseren Blog und verfolgen Sie unser Webinar (auf Französisch) zum Thema Messung des Luftdurchsatzes an einer Entlüftungsöffnung.
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Überdruckmessung im Inneren des Raumes
In Bereichen mit kontrollierter Atmosphäre sind weitere Maßnahmen erforderlich, um die einwandfreie Funktion der Ventilation sicherzustellen. Man kann einen Differentialdrucksensor verwenden, um den Raumdruck mit dem Druck außerhalb des Raumes zu vergleichen. Im Idealfall weist dieser Raum einen sehr leichten Überdruck auf, dieser darf jedoch nicht zu hoch sein: Die maximal zulässige Abweichung beträgt 20 Pa. Wird dieser Wert überschritten, ist dies ein Hinweis darauf, dass die Luftauslässe zu klein oder zu verschmutzt sind, oder ganz einfach, dass der Zuluftvolumenstrom zu hoch ist (und daher zu viel Energie verbraucht). -
Einbau oder Abfrage des CO₂-Sensors
Zu Beginn oder am Ende der Überprüfung kann man mit Hilfe eines CO₂-Sensors, wie des AQ 110, des CO₂ Stats oder des KCC 320 messen, ob die Innenluft ausreichend gewechselt wird, um die vorhergehenden Messungen zu bestätigen oder zu widerlegen. Mit Hilfe dieser Messinstrumente sollte man idealerweise eine permanente Überwachung dieses Parameters einrichten. Wenn der CO₂-Gehalt trotz zufriedenstellender Ergebnisse aus den vorherigen Messungen zu hoch bleibt, kann dies möglicherweise an anderen Problemen liegen:
Erste mögliche Ursache: schlechte Qualität der Zuluft (das Lüftungsgerät saugt eine zu große Luftmenge an, oder eventuell ein Filterproblem, oder ein Lufteinlass von außen, der in einer zu stark verschmutzten Umgebung eingebaut ist).
Eine weitere mögliche Ursache: bestimmte Teile des Raumes befinden sich in einem „toten Winkel“ der Lufterneuerung; dies liegt daran, dass kein Luftauslass vorhanden ist oder dass der Luftauslass ungünstig platziert ist, was eine unvollständige Luftzirkulation verursacht. Daher ist es manchmal erforderlich, eine kartographische Messung des CO₂-Gehaltes an mehreren Stellen des Raumes mit Hilfe von mehreren Aufzeichnungsgeräten durchzuführen.
Welche anderen Überprüfungen können Sie bei Problemen durchführen?
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Überprüfen, dass die Luftauslässe nicht verschmutzt sind
Als erste Maßnahme überprüfen Sie im Raum, dass die Luftauslässe nicht verschmutzt sind (Schmierfett, Staub, usw.), ganz gleich, ob es sich um oberflächliche oder sogar um tiefer liegende Verschmutzungen handelt. In bestimmten Fällen kann ein vorhandener Filter (Dunstabzughaube) verschmutzt sein.
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Die Sauberkeit der Luftfilter überprüfen
Es muss im Vorfeld auch überprüft werden, dass die Filter der Luftansaugleitungen oder des Lüftungsgeräts nicht verstopft sind. -
Die einwandfreie Funktion des Ventilators des Lüftungsgerätes überprüfen
Bei zu geringem Zuluftvolumenstrom kann das Problem auch vom Luftfördersystem des Lüftungsgerätes herrühren. Der Motor des Ventilators kann Verschleiß aufweisen oder defekt sein, der Ventilator selbst kann zu verschmutzt sein, auch wenn er durch vorgeschaltete Staubfilter geschützt ist. -
Eine Neueinstellung durchführen
Das Problem ist möglicherweise auf eine fehlerhafte Einstellung des Gebäude-Belüftungssystems oder die allmähliche Verschlechterung der vorhandenen Einstellparameter zurückzuführen. Man muss daher Experten zur Einstellung der Lüftung, zur Wiederherstellung der Druckkaskaden im industriellen Bereich und zur Optimierung des Energieverbrauchs des Belüftungssystems zu Rate ziehen.
Wie errechnet sich die Luftwechselrate, die erreicht werden muss, um einen bestimmten CO2-Zielwert zu erhalten?
Zur Berechnung der erforderlichen Luftwechselrate in Abhängigkeit von einem CO2-Zielwert, der erreicht werden muss, muss man mehrere Parameter einfließen lassen, um das gesamte Umfeld zu berücksichtigen:
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CO₂-Zielwert |
Der ideale Zielwert beträgt 800 ppm in Innenräumen (je niedriger, desto besser). Die Toleranzen betragen 1 000, 1 300, 1 500 oder sogar 2 000 ppm je nach betroffenen Innenräumen und Richtlinien zur Innenraumluftqualität in den verschiedenen Ländern. |
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CO₂-Wert im Außenbereich |
Man darf nicht außer Acht lassen, dass die Luft, die in die Innenräume geblasen wird, bereits CO₂ enthält. Die CO₂-Konzentration beträgt 400 ppm auf dem Land und etwa 700 ppm in der Stadt. |
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Raumvolumen |
Dabei handelt es sich um einen entscheidenden Parameter: Berechnen Sie das Raumvolumen durch die Multiplikation aus Länge, Breite und Höhe und runden Sie, falls erforderlich, zum nächsthöheren Wert auf. So stellen Sie sicher, dass die Luftwechselrate bei komplexen Raumformen ausreichend ist. |
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Anzahl der anwesenden Personen |
Jede Ausatmung eines Menschen enthält etwa 45 000 ppm CO₂-eine hohe Konzentration, die zwangsläufig zu Schwankungen des CO₂-Gehaltes in dem betreffenden Raum führt, vor allem, wenn sich eine hohe Zahl von Menschen darin befindet. |
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Tätigkeit der anwesenden Personen |
Die Tätigkeit der Rauminsassen bestimmt das Luftvolumen, das von jeder Person ausgeatmet wird und damit den CO₂-Gehalt. Dieser Parameter kann erheblich schwanken und ist daher von entscheidender Bedeutung: Bei einer sportlichen Betätigung ist das ausgeatmete Luftvolumen achtmal so hoch wie bei einer normalen Tätigkeit. |
Mit Hilfe dieser Angaben kann man die Luftwechselrate in einem Raum exakt berechnen, und sie als Anzahl der Luftwechsel des gesamten Raumluftvolumens eines Raumes im Zeitraum von einer Stunde ausdrücken. Mit dieser Zahl lässt sich direkt das Luftvolumen ermitteln, das über die Abzüge der Lüftung in den Raum gelangen muss.
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