Belüftung

Bedarfsgerechte Lüftung

Moderne Lüftungssysteme regulieren die Raumluftqualität, indem sie verschiedene Parameter überwachen, wie Temperatur, relative Luftfeuchtigkeit, Kohlendioxid (CO₂), flüchtige organische Gesamtkohlenstoffe (TVOC) und Kohlenmonoxid (CO).

Diese Faktoren schwanken je nach Anzahl der Personen in einem Raum, der verbrachten Zeit, den Wetterbedingungen im Freien und dem Vorhandensein bestimmter Schadstoffe in Innenräumen. Die meisten Lüftungssysteme sind so ausgelegt, dass sie auch bei voller Belegung ausreichend Frischluft zuführen. Wenn Räume leer oder nur schwach genutzt werden, kann der Luftstrom reduziert werden, während dennoch eine ausreichende Luftqualität aufrechterhalten wird. Eine kontinuierliche Zirkulation von Frischluft hilft, Schadstoffe in der Raumluft — einschließlich Viren — zu entfernen, indem sie durch Lüftungskanäle ausgeblasen werden und sich so nicht im Innenraum ansammeln.

In Büros und Arbeitsbereichen maximieren in Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen (HLK)-Systeme integrierte Luftqualitätssensoren die Energieeffizienz und ermöglichen eine angemessene Belüftung sowie gute Luftqualität, wodurch ein gesundes und produktives Arbeitsumfeld gewährleistet wird. Allerdings hat Lüftung auch einen Nachteil: ein höherer Energieverbrauch und steigende Kosten, die zu Treibhausgasemissionen und letztlich zum Klimawandel beitragen.

Jährlich werden erhebliche Mengen an Energie und Geld durch ineffiziente Heizungs-, Lüftungs- und Klimapraxis verschwendet — offene Fenster sind dabei ein Hauptgrund. Fehlerhafte HLK-Systeme können zudem die Raumluftqualität verschlechtern, statt sie zu verbessern. Die richtige Balance zwischen hoher Raumluftqualität und minimalem Energieverlust zu finden, bleibt eine zentrale Herausforderung.

85 % der Gebäude in der EU wurden vor dem Jahr 2000 gebaut, und unter diesen weisen 75 % eine schlechte Energieeffizienz auf.

Temperatur und relative Luftfeuchtigkeit (RH)

Temperatur und relative Luftfeuchtigkeit (RH) sind zwei grundlegende Parameter, die den Komfort und das Wohlbefinden der Bewohner bestimmen. In diesem Zusammenhang ist nicht die absolute Temperatur, sondern insbesondere die gefühlte Temperatur entscheidend – die Temperatur, die Menschen tatsächlich wahrnehmen. Diese Temperatur kann aufgrund verschiedener Faktoren erheblich von der absoluten Temperatur abweichen, einschließlich Luftfeuchtigkeit, Windgeschwindigkeit – oder Zugluft in Innenräumen – sowie Sonneneinstrahlung. Darüber hinaus hängt sie von den Personen im Raum und den Tätigkeiten ab, die sie ausführen.

Indoor werden die gefühlte und die absolute Temperatur vor allem durch das Zusammenspiel von relativer Luftfeuchtigkeit und Temperatur beeinflusst. Höhere relative Luftfeuchtigkeit verstärkt die Auswirkungen von Hitze und Kälte. Kalte Luft in Kombination mit hoher relativer Luftfeuchtigkeit fühlt sich kühl an, während warme Luft bei hoher relativer Luftfeuchtigkeit wärmer wirkt als trockene warme Luft.
Daher ist die Lüftung in Abhängigkeit von Temperatur und relativer Luftfeuchtigkeit besonders interessant in Räumen, in denen große Schwankungen dieser beiden Parameter regelmäßig auftreten, wie in der Küche oder im Badezimmer.

Die meisten Sentera-Sensoren können sowohl die Umgebungstemperatur als auch die relative Luftfeuchtigkeit messen.

Freikühlung während der Nacht

Generell besteht im Sommer der Bedarf, die Innentemperatur zu senken, und im Winter der Bedarf, die Innentemperatur zu erhöhen und Wärmeverluste zu begrenzen. Wärmetauscher können dabei helfen, ebenso wie Gebläseheizungen.
Die wichtigste Anwendung der Lüftung in Abhängigkeit von der Temperatur ist die Freikühlung, die eine Alternative oder Ergänzung zur Klimaanlage darstellt. Wenn die Außentemperaturen in der Nacht sinken, beginnt das Lüftungssystem, die kühlere Luft nach innen zu saugen. Mit der Zeit beginnt das Gebäude abzukühlen. Wenn das Gebäude die gewünschte Temperatur erreicht hat, stoppt das System die Zufuhr von Luft nach innen. Dies ist kosteneffizient und die Außenluft kommt der Raumluftqualität zugute.

Welche guten Raumtemperaturwerte gibt es?

Die ideale Temperatur in Innenräumen hängt auch von der Nutzung ab. Im Allgemeinen gibt es vier Kategorien von Arbeitsumgebungen, die unterschiedliche Temperaturwerte erfordern:

Kohlendioxid (CO₂)

Kohlendioxid (CO₂) ist ein natürliches Nebenprodukt sowohl der Stoffwechselprozesse in lebenden Organismen als auch der Verbrennung. Chemisch besteht es aus einem Kohlenstoffatom und zwei Sauerstoffatomen. Menschen produzieren CO₂ beim Atmen, was es zu einem häufigen Schadstoff in Innenräumen macht, insbesondere in überfüllten oder schlecht belüfteten Räumen. Obwohl CO₂ ein normaler Bestandteil der ausgeatmeten Luft ist, können hohe Konzentrationen schädlich sein. Mäßige Konzentrationen können Kopfschmerzen und Müdigkeit verursachen, während höhere Konzentrationen Übelkeit, Schwindel und sogar Erbrechen auslösen können. In extremen Fällen können sehr hohe CO₂-Konzentrationen zu Bewusstlosigkeit führen.

Indikator für Belegung und Raumluftqualität

Kohlendioxid ist ein verlässlicher Indikator dafür, wie viele Personen sich in einem Raum aufhalten. Da der größte Teil des CO₂ in Innenräumen aus dem menschlichen Stoffwechsel stammt, hängt seine Konzentration eng damit zusammen, wie intensiv ein Raum genutzt wird. Um eine gesunde Raumluftqualität aufrechtzuerhalten und eine CO₂-Anreicherung zu verhindern, ist es wichtig, durch angemessene Lüftung eine konstante Zufuhr von Frischluft sicherzustellen. Die Überwachung der CO₂-Werte ist daher wichtig, da hohe Konzentrationen auf schlechte Luftqualität hinweisen können. Steigen die CO₂-Werte an, bedeutet dies oft, dass die Frischluft knapp wird und sich auch andere Schadstoffe – wie flüchtige organische Verbindungen (VOCs) und luftübertragene Krankheitserreger – ansammeln können.

Moderne bedarfsgesteuerte Lüftungssysteme verwenden CO₂-Sensoren, um zu beurteilen, ob ein Raum zusätzliche Frischluft benötigt. Diese Systeme passen die Lüftung automatisch an die Echtzeit-CO₂-Werte an und gewährleisten eine optimale Luftqualität, die der Anzahl der Personen und deren Aktivitätsniveau entspricht. CO₂-gesteuerte Lüftung ist besonders nützlich in Bereichen mit variabler Belegung, wie Besprechungsräumen, Klassenzimmern und Hörsälen an Universitäten. Sentera bietet eine breite Palette zuverlässiger CO₂-Sensoren, die in diese Systeme integriert werden können, was sie zu einer intelligenten Wahl für eine effektive und energieeffiziente Steuerung des Innenraumklimas macht.

Wenn eine erkrankte Person einen Raum nutzt, werden infektiöse Partikel in der Luft freigesetzt, verweilen und sammeln sich an – besonders in schlecht belüfteten Räumen. Obwohl es nicht möglich ist, alle Arten infektiöser Partikel direkt zu messen, dient CO₂ als nützlicher Indikator. Höhere CO₂-Werte korrelieren oft mit einem höheren Risiko der Übertragung luftgetragener Krankheiten. Durch den Einsatz CO₂-basierter bedarfsgesteuerter Lüftung kann die Ausbreitung von Krankheiten durch asymptomatische oder präsymptomatische Personen erheblich reduziert werden, da Frischluft potenziell schädliche Partikel effektiver verdünnt.

Welche CO₂-Werte werden empfohlen?

Sentera CO₂-Sensoren verfügen über einstellbare Erfassungsbereiche, um unterschiedlichen Anwendungen gerecht zu werden. Für typische Innenräume wird empfohlen, die CO₂-Konzentration unter 800 ppm zu halten, um eine gute Luftqualität zu gewährleisten. Die Werte sollten nicht unter 400 ppm gedrückt werden, da dies der durchschnittlichen Konzentration der Außenluft entspricht. In spezialisierten Umgebungen wie Gewächshäusern sind hingegen häufig höhere CO₂-Werte erwünscht, um das Pflanzenwachstum zu fördern.

Gesamtgehalt an flüchtigen organischen Verbindungen

Flüchtige organische Verbindungen (VOCs) sind organische Chemikalien, die bei Raumtemperatur leicht verdampfen. Sie sind ein wesentlicher Beitrag zur Luftverschmutzung in Bodennähe und ein häufiges Problem in Innenräumen. Gesamt-VOC oder TVOC bezeichnet die kombinierte Konzentration mehrerer gleichzeitig in der Luft vorhandener VOCs.

Auswirkungen auf Gesundheit und Wohlbefinden

Die Exposition gegenüber VOCs kann Reizungen von Augen, Nase und Rachen, Kopfschmerzen, Schwindel, Müdigkeit und Konzentrationsschwierigkeiten verursachen. Langfristige Exposition, insbesondere gegenüber Verbindungen wie Formaldehyd, wurde mit Krebs und der Entwicklung von Allergien bei Kindern in Verbindung gebracht. Neben gesundheitlichen Aspekten beeinflussen VOCs auch das Wohlbefinden. Einige VOCs, wie Toluol, wirken reizend. Hohe VOC-Werte, wie sie beispielsweise durch Reinigungsmittel verursacht werden, können die Wahrnehmung von Sauberkeit negativ beeinflussen und unangenehme Gerüche freisetzen.

Flüchtige organische Verbindungen sind immer in gewissem Maße vorhanden, sowohl in Innenräumen als auch im Freien. Die Konzentrationen in Innenräumen sind jedoch typischerweise 2 bis 5 Mal höher und in einigen Fällen sogar bis zu 1000 Mal höher, abhängig von der Aktivität und den verwendeten Materialien im Raum. Neubauten – insbesondere solche, die weniger als zwei Jahre alt sind – weisen oft die höchsten VOC-Werte auf, bedingt durch Emissionen aus Baustoffen und Oberflächenmaterialien. Innen- und Außenquellen von VOCs sind Menschen, Reinigungsmittel, Farben, Pestizide, industrielle Verschmutzung usw.

Wie bereits erwähnt, haben verschiedene Raumtypen unterschiedliche VOC-Profile:

• Küche und Badezimmer: Kochen, Reinigungsmittel
• Wohnzimmer, Schlafzimmer und Büro: Baumaterialien, Möbel, Teppiche, Reinigungsmittel sowie die Anwesenheit von Menschen (und Tieren)
• Garage und Lagerraum: Abgase, Fahrzeugflüssigkeiten, Farben und Pestizide

In dieser Hinsicht sind Krankenhäuser und Pflegeheime besonders anfällig für hohe VOC-Werte, da Desinfektions- und Reinigungsmittel häufig verwendet werden.

Lüftung basierend auf dem TVOC-Wert: intelligent und effizient

Die Lüftung in Abhängigkeit vom TVOC-Wert ist interessant in Umgebungen, in denen die Raumluftqualität kontinuierlich optimiert werden muss, wie Wohnzimmer, Bürogebäude, bestimmte Industrieumgebungen usw. Moderne Lüftungssysteme verwenden TVOC-Sensoren, um die Luftqualität zu überwachen und den Luftstrom in Echtzeit anzupassen. Diese Sensoren sind empfindlich gegenüber Wasserstoff (H₂), der zusammen mit CO₂ beim Atmen von Menschen freigesetzt wird. Da die Anwesenheit von Menschen mit Anstiegen beider Gase korreliert, ermöglicht diese Methode dem System:

• Erkennen der Belegungsdichte
• Unterscheiden zwischen menschlich verursachten und materialbedingten Schadstoffen
• Optimieren der Lüftung basierend auf dem tatsächlichen Luftqualitätsbedarf

Diese bedarfsgesteuerte Lüftung verbessert die Luftqualität, erhöht den Komfort und reduziert den Energieverbrauch, indem nur bei Bedarf gelüftet wird.

Differenzdruck

Der Begriff Differenzdruck bezeichnet die Differenz des Luftdrucks zwischen zwei verschiedenen Punkten in einem System. Die Aufrechterhaltung des richtigen Differenzdrucks ist entscheidend für einen ordnungsgemäßen Luftstrom, die Raumluftqualität und die Energieeffizienz.

Differenzdruckgeräte, einschließlich Schaltern, Sensoren und Steuerungen, spielen eine zentrale Rolle in Lüftungssystemen, insbesondere in Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen (HVAC) sowie in kontrollierten Umgebungen wie Reinräumen, Laboren und Krankenhäusern. Sie ermöglichen den effizienten und kostengünstigen Betrieb der Systeme, indem sie den Luftstrom überwachen und regulieren sowie verstopfte Filter erkennen. Kurz gesagt, Differenzdruckgeräte sind entscheidend, um sichere, intelligente und nachhaltige Innenräume zu schaffen.

Unzureichende Druckdifferenzen können zu Problemen wie unzureichendem Luftstrom führen, was die Raumluftqualität und den Komfort beeinträchtigt. Umgekehrt können zu hohe Differenzen die Komponenten belasten und den Energieverbrauch erhöhen.

Differenzdruckgeräte

Sentera’s Differenzdrucksensoren, -schalter und -regler werden verwendet, um niedrige Differenzdrücke von nicht-aggressiven und nicht brennbaren Gasen zu messen und zu steuern, wurden jedoch speziell für Luft entwickelt.

1. Differenzdruckschalter
   Erkennt Druckunterschiede zwischen zwei Punkten und aktiviert/deaktiviert einen Stromkreis basierend auf einem vordefinierten Schwellenwert. Wenn der Druckunterschied einen Sollwert überschreitet oder unterschreitet, öffnet oder schließt der Schalter den Stromkreis und löst einen Alarm oder eine Aktion aus.
2. Differenzdrucksensor
   Misst und liefert Echtzeitdaten zum Druckunterschied zwischen zwei Punkten.
   Verwendet verschiedene Technologien (z. B. piezoresistiv, kapazitiv), um den Druckunterschied zu messen, und wandelt ihn in ein elektrisches Signal (meist analog) um.
3. Differenzdruckregler
   Hält aktiv einen Sollwert für den Druckunterschied. Verwendet einen PI-Regelalgorithmus (Proportional-Integral), um das Ausgangssignal (z. B. ein 0–10 V-Signal) anzupassen und sicherzustellen, dass der Druckunterschied auf dem gewünschten Wert bleibt.

Überwachung von Luftfiltern

Eine Hauptanwendung des Differenzdrucks ist die Filterüberwachung. Ein Luftfilter-Überwachungsgerät ist ein Gerät in HVAC-Systemen, das den Zustand und die Effizienz von Luftfiltern überwacht. Das Gerät kann anzeigen, wann Filter ersetzt oder gewartet werden müssen. Wenn Luftfilter verschmutzen, steigt der Druckabfall über dem Filter. Differenzdrucksensoren erkennen diese Veränderung und können Alarme auslösen. Dies gewährleistet die Zufuhr sauberer Luft, verbessert die Energieeffizienz und verlängert die Lebensdauer des Systems.

Sensoren und Regler sind unverzichtbar, um Ihr Lüftungssystem zu optimieren. Messen oder steuern Sie Differenzdruck (Pa), Luftgeschwindigkeit (m/s) oder Luftvolumen (m³/h). Stellen Sie sicher, dass die richtige Menge Frischluft in Ihr Gebäude gelangt, und erkennen Sie verstopfte Filter, um den Komfort der Bewohner und eine optimale Raumluftqualität zu gewährleisten.