Bedarfsgeführte Einzelraumregelung für zentrale Lüftungsanlagen

10.02.2025 | Veröffentlicht in Ausgabe 01-2025 GEB

In großen Räumen mit gemischter Nutzung kontinuierlich die optimale Luftqualität sicherzustellen, stellt eine große Herausforderung dar. Mit der neuen Einzelraumregelung RAV-Control lässt sie sich meistern. - © Bild: Systemair — © Bild: Systemair

In großen Räumen mit gemischter Nutzung kontinuierlich die optimale Luftqualität sicherzustellen, stellt eine große Herausforderung dar. Mit der neuen Einzelraumregelung RAV-Control lässt sie sich meistern.

Was bei raumlufttechnischen Anlagen in Objektbauten zum Standard gehört, war bei der zentralen Wohnraumlüftung in Wohngebäuden bislang die Ausnahme: die bedarfsgerechte Einzelraumregelung. Mit RAV-Control haben Systemair und eQ-3 nun eine entsprechende Lösung entwickelt. Reiner Hackl

Eine Einzelraumregelung für die Heizung zählt heutzutage ganz selbstverständlich zur Ausstattung energieeffizienter Gebäude. Aus zwei Gründen: Das Gebäudeenergiegesetz fordert sie und sie spart Energie. Ein vergleichbarer Einspareffekt lässt sich ebenso durch eine raumweise Regelung der kontrollierten Wohnraumlüftung erzielen. Mehr noch: Die Einzelraumregelung ist Basis für eine deutlich bessere Raumluftqualität (Indoor Air Quality, IAQ). Dass hierauf bei der energetischen Sanierung und dem klimafreundlichen Neubau künftig ein besonderer Fokus liegen muss, betont die neue EU-Richtlinie 2024/1275 über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden in Artikel 5, Absatz 1(siehe auch GEB 08-2024, Gute Luft verordnet). Sie trat am 24. April 2024 in Kraft und wird in den kommenden zwei Jahren in nationales Recht übertragen.

Denn eine optimale Raumluftqualität geht weit über den Status als „wünschenswertes Komfortmerkmal“ hinaus: Saubere Luft ist genauso wie sauberes Trinkwasser ein wesentlicher Gesundheitsaspekt, unterstreicht nicht zuletzt eine Leitlinie der Weltgesundheitsorganisation zur Innenraumluftqualität. Umso entscheidender ist es, die Raumluftqualität über nachfolgende Parameter differenziert zu bestimmen und bedarfsgerecht zu steuern:

Belastung mit Kohlendioxid (CO₂):
optimaler Wert nicht über 800 ppm

Belastung mit flüchtigen organischen Verbindungen(Volatile Organic Compounds, VOC): optimaler Wert kleiner als 1 mg/m³

relative Luftfeuchte: optimaler Wert zwischen 40 und 60 Prozent

Ein weiterer entscheidender Gesundheitsfaktor, auch wenn er nicht als Regelgröße dient, ist die Filterung der Außenluft. Sie verringert in Innenräumen insbesondere die Feinstaubbelastung drastisch, die in Innenstädten vornehmlich aus den Autoabgasen und im ländlichen Raum häufig aus der Holzverfeuerung in Kaminöfen stammt. Allergiker profitieren außerdem davon, dass Filter den Polleneintrag in den Wohnraum blockieren und Hausstaub, Schimmelsporen und sogar Bakterien durch einen bedarfsgerechten Luftwechsel kontinuierlich abtransportiert werden.

1 An den RAV-Verteiler werden die Zu- und Abluftkanäle angeschlossen. Die Abluft aus den Räumen strömt durch je eine Lüftungsklappe. Dabei messen Sensoren die Raumluftqualität und regeln den Volumenstrom entsprechend.

So funktioniert die neuartige Regelung

Mit welchen Stoffen die Innenraumluft belastet ist, hängt stark von der Raumnutzung ab. Daher unterscheidet sich der tatsächliche Lüftungsbedarf von Raum zu Raum. Für eine solche differenzierte Einzelraumregelung stellen Systemair
als Lüftungsspezialist und eQ-3 als Entwickler vernetzter Smart-Home-Anwendungen mit Room Air Volume-Control (RAV-Control) ein serienreifes System vor. Dank der integrierten Sensorik erfolgt die Volumenstromeinstellung der Räume automatisch.

Herzstück des Systems ist der neuartige RAV-Verteiler (Abb. 1), an den die Lüftungskanäle angeschlossen werden. Die Anschlüsse dienen gleichzeitig als Volumenstromregler und sind mit Sensoren ausgerüstet, die außer der Luftfeuchtigkeit und der Temperatur den Gehalt von CO₂ und VOC messen. Sie erfassen zentral, wenn die Luftbelastung in einem Raum steigt.

In diesem Fall steuert der RAV-Controller (Abb. 2) sowohl das Lüftungsgerät als auch die Ventilklappen des entsprechenden Raums an: Das Lüftungsgerät fördert mehr Frischluft und die Ventilklappen im Verteiler öffnen, bis die Werte für eine optimale Raumluftqualität wieder erreicht sind. Über die Volumenstromsensoren wird auch der erforderliche Mindestluftwechsel nach DIN 1946-6 gewährleistet, wenn Räume nicht benutzt werden oder kein erhöhter Lüftungsbedarf besteht. Zudem stellt diese Regelung einen permanenten Abgleich des zu- und abgeführten Volumenstroms her.

Das Prinzip lässt sich mit dem hydraulischen Abgleich von wassergeführten Flächenheizungen über dynamische Widerstände mittels elektromotorischer Stellantriebe vergleichen. Ähnlich stellt sich auch der Energiespareeffekt des Volumenstromabgleichs dar: Durch die dynamische Verteilung der tatsächlich benötigten Frischluftmenge muss wesentlich weniger Zuluft gefördert werden, als dies mit einer zentral geführten Bedarfsregelung im Lüftungsgerät der Fall wäre.

**2 Der RAV-Controller steuert sowohl das Lüftungsgerät als auch die Ventilklappen im RAV-Verteiler.**

RAV-Control gibt es für zwei Lüftungskonzepte

Die bedarfsgeführte Einzelraumregelung ist mit RAV-Control Basic als übliches Konzept einer kontrollierten Wohnraumlüftung realisierbar. Damit ist die gewohnte Differenzierung von Zu- und Ablufträumen gemeint (Abb. 3, rechter Grundriss). Bei den Ablufträumen handelt es sich in der Regel um Wohnungsbereiche mit hohen Stoffeinträgen, wie die Küche aufgrund von Kochdunst oder das Bad durchs Duschen. Die dort entnommenen Luftmengen erzeugen einen nicht spürbaren Unterdruck; aus den Zulufträumen – typischerweise Wohn- und Schlafzimmer – strömt entsprechend die geförderte Frischluft nach. Bei dieser konventionellen Ausführung dient ein zentraler Bereich wie der Flur als Überströmraum, der mit den Zulufträumen verbunden ist. Mit Sensoren für die Wandmontage, die per Funk mit dem Lüftungscontroller kommunizieren, lässt sich die Raumluftqualität in den Zulufträumen überwachen (Abb. 4). Die Sensorik für die Überwachung der Luftqualität in den Ablufträumen ist im RAV-Verteiler verbaut.

Als Alternative dazu hat Systemair ein neuartiges Lüftungskonzept mit Einzelraumregelung entwickelt: RAV-Control
Premium. Es unterscheidet nicht mehr nach Zu- und Ablufträumen. Ein zentraler Bereich – in der Regel der Flur – dient als einziger Zuluftraum, alle anderen Wohnbereiche sind Ablufträume (Abb. 3, linker Grundriss). Die eQ-3-Sensorik im RAV-Verteiler kann auf diese Weise die tatsächlich vorherrschende Luftqualität in jedem einzelnen Raum bewerten. Über den Controller werden die Lüftungsklappen im Verteiler als Volumenstrombegrenzer angesteuert. Somit strömt in jeden Raum nur so viel Zuluft nach, wie für den Erhalt der Raumluftqualität beziehungsweise des definierten Luftwechsels notwendig ist.

Mit RAV-Control Premium lässt sich demnach zum einen die höchste Energieeffizienz einer kontrollierten Wohnraumlüftung erreichen. Aber auch hygienisch bringt das neue Lüftungskonzept einige Vorteile: Sinkt beispielsweise im Wohnzimmer die Raumluftqualität, wird bei der konventionellen Differenzierung von Zu- und Ablufträumen die belastete Luft mitunter durch mehrere Räume bis zum Abluftraum geführt. Da bei RAV-Control Premium jedoch jeder Raum für sich ein Abluftraum ist, wird die dort „verbrauchte“ Luft direkt abgeführt; frische Luft kann aus dem zentralen Zuluftraum bedarfsgerecht nachströmen.

Weitere Vorteile des neuen Lüftungskonzepts sind die vereinfachte Auslegung und Inbetriebnahme. Die Sensorik im RAV-Verteiler kontrolliert ständig die Qualität der abgeführten Raumluft. In Abhängigkeit davon regeln die Lüftungsklappen automatisch den benötigten Volumenstrom für einen bedarfsgerechten Luftwechsel. Deshalb ist keine Einregulierung des Volumenstroms an den Lüftungsventilen erforderlich. Damit erübrigt sich auch eine differenzierte Dimensionierung der Lüftungskanäle. Stattdessen können alle Zimmer unabhängig vom Raumvolumen auf den maximalen Luftaustausch pro Quadratmeter und Stunde ausgelegt werden. Aufgrund der dynamischen Volumenstromregelung steht somit bei gleicher Dimensionierung der Lüftungsanlage ein höheres Fördervolumen pro Raum zur Verfügung.

3 RAV-Control ermöglicht eine bedarfsgeführte Einzelraumregelung unabhängig vom Grundriss und vom bevorzugten Lüftungskonzept. Mit RAV-Control Premium (linker Grundriss) lässt sich die beste Raumluftqualität erzielen, alle Wohnbereiche sind Ablufträume. Mit RAV-Control Basic (rechter Grundriss) kann man eine Einzelraumregelung auch mit dem konventionellen Lüftungskonzept getrennter Zu- und Ablufträume realisieren. Die Sensoren werden dann in den jeweiligen Räumen installiert.

4 Für eine Einzelraumregelung mit RAV-Control Basic bei einer getrennten Auslegung von Zu- und Ablufträumen wird in den Zulufträumen ein Wandsensor installiert, der die Raumluftqualität misst. Er kommuniziert per Funk mit dem RAV-Controller, auf den die Sensorik für die Ablufträume im RAV-Verteiler aufgeschaltet ist.

Einzelraumregelung erhöht Energieeffizienz einer Wohnraumlüftung

Wer den Energieverbrauch eines Lüftungssystems berechnen will, beispielsweise um das Ökodesign-Label erstellen zu können, der weiß um den Einfluss der Regelungstechnik. Denn das bilanzierte Ergebnis der elektrischen Leistungsaufnahme und der Energieeinsparungen, beispielsweise durch eine Wärmerückgewinnung, wird mit folgenden Faktoren multipliziert:

Faktor 1 für Lüftungssysteme mit festen Drehzahlstufen ohne Regelungstechnik,

lediglich Faktor 0,85 für Lüftungssysteme mit zentraler Regelung (beispielsweise ein Luftfeuchtigkeitssensor im Gerät) und

nur Faktor 0,6 für Lüftungssysteme mit bedarfsgeführter Einzelraumregelung.

Warum eine bedarfsgeführte Einzelraumregelung den Betrieb einer Lüftungsanlage effizienter macht, verdeutlicht folgendes Beispiel. Derzeit fördern Lüftungsanlagen mit einer zentralen Regelung die Zuluftmenge abhängig vom Bedarf im Raum mit der schlechtesten Luftqualität. Muss beispielsweise eine erhöhte Luftfeuchtigkeit beim Kochen aus der Küche abgeführt werden, erhöht sich der Volumenstrom in allen Zulufträumen – unabhängig vom dort tatsächlich notwendigen Luftwechsel.

Diese Bedarfsabweichung kostet zum einen unnötige Energie durch die Leistungsaufnahme der Ventilatoren im Lüftungsgerät. Zum anderen steigen die Wärmeverluste, denn der Wärmerückgewinnung sind physikalische Grenzen gesetzt. Sie kann keine 100 Prozent erreichen. Auch durch den unnötig erhöhten Volumenstrom(anteil) erhöhen sich die absoluten Verluste.

Die bedarfsgeführte Einzelraumregelung RAV-Control fördert in dem beschriebenen Fall nur so viel Frischluft in den zentralen Zuluftraum, wie aufgrund des tatsächlichen Bedarfs in der Küche als Abluftraum nachströmen muss. Registriert die Sensorik im RAV-Verteiler, dass die vorgegebene Raumluftqualität erreicht ist, verringert die Regelung die zentrale Zuluftmenge und die Abluftmenge in der Küche entsprechend wieder.