Luftwechselberechnung: Warum der richtige Luftaustausch wichtig ist
Frische Luft ist ein wesentlicher Bestandteil eines angenehmen Raumklimas. Gleichzeitig entstehen in bewohnten Räumen ständig Feuchtigkeit, Kohlendioxid und weitere Stoffe, die aus der Raumluft abgeführt werden müssen.
Gerade in modernen oder energetisch sanierten Gebäuden spielt der Luftaustausch eine wichtige Rolle. Durch dichte Fenster, Türen und Gebäudehüllen findet deutlich weniger unkontrollierter Luftaustausch statt als bei älteren Gebäuden.
Mit einer Luftwechselberechnung lässt sich zunächst nachvollziehen, wie Raumgröße, Luftwechselrate und benötigter Luftvolumenstrom zusammenhängen. Die Berechnung bietet eine hilfreiche Orientierung, ersetzt jedoch keine vollständige Planung einer Wohnraumlüftungsanlage.
Was bedeutet Luftwechsel?
Die Luftwechselrate, häufig auch Luftwechselzahl genannt, gibt an, welcher Anteil des Luftvolumens eines Raumes innerhalb einer Stunde rechnerisch ausgetauscht wird.
Die Einheit lautet 1/h beziehungsweise h⁻¹.
Ein einfaches Beispiel:
Ein Raum besitzt ein Volumen von 100 m³. Werden innerhalb einer Stunde 50 m³ Luft ausgetauscht, ergibt sich:
50 m³/h ÷ 100 m³ = 0,5 1/h
Die Luftwechselrate beträgt damit 0,5 pro Stunde.
Wichtig ist dabei das Wort rechnerisch: Die gesamte Luft eines Raumes wird nicht schlagartig vollständig ersetzt. Die Luftwechselrate beschreibt vielmehr das Verhältnis zwischen dem geförderten Luftvolumen und dem vorhandenen Raumvolumen.
Raumvolumen, Luftwechselrate und Volumenstrom
Für eine einfache Luftwechselberechnung werden drei Größen benötigt.
Raumvolumen
Das Raumvolumen beschreibt den Rauminhalt in Kubikmetern.
Die Berechnung lautet:
Länge × Breite × Raumhöhe = Raumvolumen
Beispiel:
5 m Länge × 4 m Breite × 2,5 m Höhe
= 50 m³ Raumvolumen
Luftwechselrate
Die Luftwechselrate gibt an, wie oft das vorhandene Raumluftvolumen innerhalb einer Stunde rechnerisch ausgetauscht wird.
Sie wird in 1/h angegeben.
Luftvolumenstrom
Der Luftvolumenstrom gibt an, welche Luftmenge innerhalb einer bestimmten Zeit bewegt wird. Bei Lüftungsanlagen wird er üblicherweise in m³/h angegeben.
Eine Geräteangabe von beispielsweise 200 m³/h beschreibt somit einen Luftvolumenstrom von 200 Kubikmetern pro Stunde unter den jeweiligen Betriebsbedingungen.
Wie wird der Luftwechsel berechnet?
Sind Raumvolumen und Luftwechselrate bekannt, lässt sich der rechnerische Luftvolumenstrom bestimmen:
Luftvolumenstrom = Raumvolumen × Luftwechselrate
Kurz:
q = V × n
Dabei steht:
- q für den Luftvolumenstrom in m³/h
- V für das Raumvolumen in m³
- n für die Luftwechselrate in 1/h
Beispiel für eine Luftwechselberechnung
Angenommen, ein Raum ist:
- 5 Meter lang
- 4 Meter breit
- 2,5 Meter hoch
Zunächst wird das Raumvolumen berechnet:
5 × 4 × 2,5 = 50 m³
Für dieses Rechenbeispiel wird anschließend eine Luftwechselrate von 0,5 1/h angenommen.
Daraus ergibt sich:
50 m³ × 0,5 1/h = 25 m³/h
Der rechnerische Luftvolumenstrom beträgt somit:
25 m³/h
Die verwendete Luftwechselrate dient an dieser Stelle ausschließlich dazu, die Berechnung verständlich zu machen. Sie stellt keine pauschale Empfehlung für diesen oder einen vergleichbaren Raum dar.
Die Berechnung funktioniert auch umgekehrt
Ist der Luftvolumenstrom bereits bekannt, kann daraus die rechnerische Luftwechselrate bestimmt werden:
Luftwechselrate = Luftvolumenstrom ÷ Raumvolumen
Beispiel:
Ein Raum besitzt ein Volumen von 75 m³. Werden 150 m³ Luft pro Stunde gefördert, ergibt sich:
150 m³/h ÷ 75 m³ = 2 1/h
Der rechnerische Luftwechsel beträgt damit 2 pro Stunde.
Auch diese Berechnung ist zunächst eine mathematische Betrachtung. Ob dieser Luftvolumenstrom für den jeweiligen Raum tatsächlich sinnvoll oder erforderlich ist, hängt von weiteren Faktoren ab.
Welche Luftwechselrate ist die richtige?
Eine pauschale Luftwechselrate lässt sich für Wohnräume nicht sinnvoll festlegen.
Bei der Auslegung einer Wohnraumlüftung wird nicht nur ein einzelner Raum betrachtet. Entscheidend ist vielmehr das Zusammenspiel der gesamten Nutzungseinheit und der unterschiedlichen Räume.
Im Rahmen eines Lüftungskonzeptes nach DIN 1946-6 werden unter anderem die erforderlichen Außenluftvolumenströme sowie Zu- und Abluftbereiche berücksichtigt.
Die einfache Berechnung aus Raumvolumen und Luftwechselrate hilft daher dabei, Größenordnungen zu verstehen. Sie ersetzt jedoch keine vollständige Auslegung einer Wohnraumlüftung.
Warum spielt die Nutzung eines Raumes eine Rolle?
Nicht jeder Raum stellt dieselben Anforderungen an den Luftaustausch.
In Wohn- und Schlafräumen stehen unter anderem die Personenbelegung und die Versorgung mit Frischluft im Vordergrund.
In Küche und Bad entstehen dagegen zeitweise hohe Feuchtelasten, beispielsweise durch Kochen, Duschen oder Baden. Diese Feuchtigkeit sollte möglichst zeitnah aus dem Raum abgeführt werden.
Auch die Anzahl der Personen beeinflusst die Raumluft. Je mehr Menschen sich in einem Raum aufhalten, desto mehr Feuchtigkeit und Kohlendioxid gelangen in die Luft.
Bei einer vollständigen Planung werden deshalb nicht nur die Abmessungen eines Raumes berücksichtigt, sondern auch dessen Nutzung, Belegung und Funktion innerhalb des gesamten Lüftungskonzeptes.
Warum ist die Luftfeuchtigkeit wichtig?
Ein praktischer Anhaltspunkt für das Raumklima ist die relative Luftfeuchtigkeit.
Für Wohnräume gilt ein Bereich von ungefähr 40 bis 60 Prozent relativer Luftfeuchtigkeit als sinnvolle Orientierung. Ein einfaches Hygrometer hilft dabei, die Luftfeuchtigkeit im Alltag zu beobachten.
Eine dauerhaft hohe Luftfeuchtigkeit kann insbesondere an kühlen Oberflächen problematisch werden und das Risiko für Schimmelbildung erhöhen. Regelmäßiger Luftaustausch hilft dabei, überschüssige Feuchtigkeit aus den Räumen abzuführen.
Gut zu wissen: Die Luftfeuchtigkeit ist nur ein Faktor. Auch Personenanzahl, Kohlendioxid, Raumart, Gebäudekonstruktion und Nutzung beeinflussen den tatsächlichen Lüftungsbedarf.
Fensterlüftung und kontrollierte Wohnraumlüftung
Auch durch geöffnete Fenster entsteht ein Luftwechsel. Wie groß dieser tatsächlich ausfällt, lässt sich im Alltag jedoch nur schwer exakt bestimmen.
Temperaturunterschiede, Wind, Größe und Position der geöffneten Fenster sowie die Dauer des Lüftens beeinflussen den Luftaustausch.
Durch Stoß- oder Querlüftung kann innerhalb kurzer Zeit eine größere Luftmenge ausgetauscht werden als bei dauerhaft gekippten Fenstern.
Bei einer kontrollierten Wohnraumlüftung werden die Luftmengen dagegen über ein geplantes Lüftungssystem gefördert. Dadurch kann ein kontinuierlicher Luftaustausch unterstützt werden, ohne dass der notwendige Luftwechsel ausschließlich vom Öffnen der Fenster abhängt.
Was kann eine einfache Luftwechselberechnung nicht leisten?
Die Formel
Raumvolumen × Luftwechselrate = Luftvolumenstrom
ist eine hilfreiche Möglichkeit, die grundlegenden Zusammenhänge zu verstehen.
Für die Auslegung einer Wohnraumlüftung reicht sie jedoch nicht aus.
Eine vollständige Planung berücksichtigt unter anderem:
- Grundriss und Größe der Nutzungseinheit
- Anzahl und Nutzung der Räume
- Zu- und Ablufträume
- Anzahl der Bewohner
- Feuchtelasten
- benötigte Luftverteilung zwischen den Räumen
- erforderliche Außenluftvolumenströme
- Luftführung innerhalb des Gebäudes
- Kanalsystem und Druckverluste
- Schallanforderungen
- Luftdurchlässe und Ventile
- Auswahl und Betriebsbereich des Lüftungsgerätes
- Anforderungen der DIN 1946-6
Die einfache Luftwechselberechnung ist daher vor allem eine verständliche Grundlage, um Luftmengen und technische Angaben besser einordnen zu können.
Vom Luftwechsel zum Lüftungskonzept
Wer verstanden hat, wie Raumvolumen, Luftwechselrate und Luftvolumenstrom zusammenhängen, kennt bereits eine wichtige Grundlage der Wohnraumlüftung.
Bei der tatsächlichen Planung geht es jedoch einen Schritt weiter: Dort wird betrachtet, welche Luftmengen das gesamte Gebäude benötigt, wo Frischluft eingebracht wird und aus welchen Räumen verbrauchte oder feuchte Luft abgeführt werden soll.