Backdrafting kann zu Komfort- und IAQ-Problemen führen
Menschen verbringen den Großteil ihrer Zeit in Wohnräumen (Klepeis et al. 2001), was die Luftqualität in Innenräumen zu einem zunehmenden Problem macht.Es ist allgemein anerkannt, dass die Gesundheitsbelastung durch die Raumluft erheblich ist (Edwards et al. 2001; de Oliveira et al. 2004; Weisel et al. 2005).Die aktuellen Lüftungsnormen sollen die Gesundheit schützen und den Bewohnern Komfort bieten, doch die meisten verlassen sich aufgrund der begrenzten wissenschaftlichen Begründung stark auf technisches Urteilsvermögen.In diesem Abschnitt werden aktuelle und potenzielle Methoden zur Schätzung der erforderlichen Durchflussraten für die Belüftung beschrieben und ein Überblick über wichtige bestehende Standards gegeben.
MENSCHLICHE ABFLÜSSE UND KOHLENDIOXID
Pettenkofer-Zahl-Grundlagen für Lüftungsstandards
Schwitzen scheint die Hauptquelle für Körpergerüche zu sein, die die wahrgenommene Raumluftqualität bestimmt (Gids und Wouters, 2008).Gerüche verursachen Unbehagen, da eine gute Luftqualität oft als Abwesenheit von Gerüchen wahrgenommen wird.In vielen Fällen gewöhnen sich die Bewohner an Gerüche, die von jemandem, der den Raum betritt, gut wahrgenommen werden können.Zur Beurteilung der Geruchsintensität kann die Beurteilung eines Gasttestgremiums (Fanger et al. 1988) herangezogen werden.
Kohlendioxid (CO2) ist kein wesentlicher Gesundheitsfaktor für die Belastung der Innenluft in Wohngebäuden.CO2 ist ein Marker für die Bioabflüsse des Menschen und kann mit der Geruchsbelästigung in Zusammenhang gebracht werden.CO2 ist seit den Arbeiten von Pettenkofer (1858) die Grundlage für fast alle Lüftungsanforderungen in Gebäuden.Er erkannte, dass CO2 zwar bei normalen Innenkonzentrationen harmlos und für den Menschen nicht wahrnehmbar ist, es sich jedoch um einen messbaren Schadstoff handelt, auf dessen Grundlage Lüftungsstandards entwickelt werden könnten.Aus dieser Studie schlug er die sogenannte „PettekoferZahl“ von 1000 ppm als maximalen CO2-Gehalt vor, um Gerüche aus menschlichen Abwässern zu verhindern.Er ging von einer Außenkonzentration von etwa 500 ppm aus.Er empfahl, den CO2-Unterschied zwischen innen und außen auf 500 ppm zu begrenzen.Dies entspricht einem Durchfluss für einen Erwachsenen von etwa 10 dm3/s pro Person.Dieser Betrag ist in vielen Ländern immer noch die Grundlage für den Lüftungsbedarf.Später führten Yaglou (1937), Bouwman (1983), Cain (1983) und Fanger (1988) weitere Untersuchungen zu einem „durch Geruchsbelästigung bedingten“ Belüftungsansatz durch, der auf CO2 als Marker basierte.
Tabelle: Allgemein verwendete CO2-Grenzwerte in Räumen (Gids 2011)
Eine aktuelle Studie weist darauf hin, dass CO2 selbst die kognitiven Leistungen von Menschen beeinflussen könnte (Satish et al. 2012).Wenn die Leistung von Menschen der wichtigste Parameter in Räumen wie Klassenzimmern, Hörsälen und in manchen Fällen sogar Büros ist, sollte der CO2-Gehalt den Grad der Belüftung bestimmen und nicht Belästigung und/oder Komfort.Um auf CO2 basierende Standards für die kognitive Leistung zu entwickeln, müsste ein akzeptables Expositionsniveau festgelegt werden.Basierend auf dieser Studie scheint die Aufrechterhaltung eines Wertes von etwa 1000 ppm keine Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit zu haben (Satish et al. 2012).
GRUNDLAGE FÜR ZUKÜNFTIGE LÜFTUNGSSTANDARDS
BELÜFTUNG FÜR DIE GESUNDHEIT
Schadstoffe werden ausgestoßen oder gelangen in den Raum, wo die Bewohner sie dann einatmen.Die Belüftung bietet eine Möglichkeit zur Entfernung von Schadstoffen, um die Belastung zu verringern, indem entweder die Schadstoffe an der Quelle entfernt werden, z. B. durch Dunstabzugshauben, oder indem die Luft im Haus durch Belüftung des gesamten Hauses verdünnt wird.Belüftung ist nicht die einzige Kontrollmöglichkeit zur Reduzierung der Exposition und in vielen Situationen möglicherweise nicht das richtige Mittel.
Um eine Lüftungs- oder Schadstoffkontrollstrategie auf der Grundlage der Gesundheit zu entwerfen, muss ein klares Verständnis der zu kontrollierenden Schadstoffe, der Innenraumquellen und der Quellenstärken dieser Schadstoffe sowie der akzeptablen Expositionsniveaus im Haushalt vorhanden sein.Eine europäische Gemeinschaftsaktion entwickelte eine Methode zur Bestimmung des Lüftungsbedarfs zur Erzielung einer guten Raumluftqualität in Abhängigkeit von diesen Schadstoffen (Bienfait et al. 1992).
Wichtigste Schadstoffe in Innenräumen
Schadstoffe, die offenbar die chronischen Gesundheitsrisiken verursachen, die mit der Belastung durch Raumluft einhergehen, sind:
• Feine Partikel (PM2,5)
• Passiver Tabakrauch (SHS)
• Radon
• Ozon
• Formaldehyd
• Acrolein
• Schimmel-/feuchtigkeitsbedingte Schadstoffe
Derzeit liegen nicht genügend Daten über die Stärke der Quellen und den spezifischen Beitrag der Quellen zur Exposition in Wohnräumen vor, um einen gesundheitsbezogenen Lüftungsstandard zu entwickeln.Die Quelleneigenschaften variieren von Haus zu Haus erheblich, und bei der richtigen Belüftungsrate für ein Haus müssen möglicherweise Innenquellen und das Verhalten der Bewohner berücksichtigt werden.Dies ist ein fortlaufendes Forschungsgebiet.Zukünftige Beatmungsstandards können sich bei der Festlegung ausreichender Beatmungsraten auf gesundheitliche Ergebnisse stützen.
BELÜFTUNG FÜR KOMFORT
Wie oben beschrieben, können Gerüche eine wichtige Rolle für Komfort und Wohlbefinden spielen.Ein weiterer Aspekt der Behaglichkeit ist die thermische Behaglichkeit.Die Belüftung kann die thermische Behaglichkeit beeinflussen, indem sie gekühlte,
erwärmte, befeuchtete oder getrocknete Luft.Die durch die Belüftung verursachten Turbulenzen und Luftgeschwindigkeiten können die wahrgenommene thermische Behaglichkeit beeinflussen.Hohe Infiltrations- oder Luftwechselraten können zu Unbehagen führen (Liddament 1996).
Die Berechnung der erforderlichen Lüftungsraten für Komfort und Gesundheit erfordert unterschiedliche Ansätze.Die Belüftung aus Komfortgründen basiert hauptsächlich auf der Reduzierung von Gerüchen und der Temperatur-/Feuchtigkeitskontrolle, während die Strategie für die Gesundheit auf der Reduzierung von Belastungen basiert.Ein Vorschlag der Richtlinien für konzertierte Maßnahmen (CEC 1992) besteht darin, die für Komfort und Gesundheit erforderliche Belüftungsrate getrennt zu berechnen.Für die Gestaltung sollte die höchste Lüftungsrate verwendet werden.
BESTEHENDE LÜFTUNGSTANDARDS
LÜFTUNGSSTANDARDS DER VEREINIGTEN STAATEN: ASHRAE 62.2
Der Standard 62.2 der American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers (ASHRAE) ist der am weitesten verbreitete Wohnlüftungsstandard in den Vereinigten Staaten.ASHRAE hat den Standard 62.2 „Lüftung und akzeptable Raumluftqualität in niedrigen Wohngebäuden“ entwickelt, um Probleme der Raumluftqualität (IAQ) anzugehen (ASHRAE 2010).ASHRAE 62.2 ist mittlerweile in einigen Bauvorschriften vorgeschrieben, beispielsweise im kalifornischen Titel 24, und wird in vielen Energieeffizienzprogrammen und von Organisationen, die Haustechnikunternehmen ausbilden und zertifizieren, als Praxisstandard behandelt.Die Norm legt eine allgemeine Außenluftlüftungsrate auf Wohnungsebene als Funktion der Bodenfläche (ein Ersatz für Materialemissionen) und der Anzahl der Schlafzimmer (ein Ersatz für insassenbezogene Emissionen) fest und schreibt Abluftventilatoren für Badezimmer und Küche vor.Der Schwerpunkt der Norm liegt im Allgemeinen auf der Gesamtlüftungsrate.Dieser Schwerpunkt basiert auf der Idee, dass Risiken in Innenräumen durch kontinuierlich emittierte, verteilte Quellen wie Formaldehyd aus Möbeln und Bioabflüsse (einschließlich Gerüche) von Menschen verursacht werden.Das erforderliche Maß an mechanischer Belüftung des gesamten Wohnraums basierte auf dem besten Urteil von Experten auf diesem Gebiet, basierte jedoch nicht auf einer Analyse der Konzentrationen chemischer Schadstoffe oder anderen gesundheitsspezifischen Bedenken.
EUROPÄISCHE LÜFTUNGSNORMEN
In verschiedenen europäischen Ländern gibt es unterschiedliche Lüftungsstandards.Dimitroulopoulou (2012) bietet einen Überblick über bestehende Standards im Tabellenformat für 14 Länder (Belgien, Tschechische Republik, Dänemark, Finnland, Frankreich, Deutschland, Griechenland, Italien, Niederlande, Norwegen, Portugal, Schweden, Schweiz, Vereinigtes Königreich) sowie a Beschreibung der in jedem Land durchgeführten Modellierungs- und Messstudien.Alle Länder haben Durchflussraten für das ganze Haus oder bestimmte Räume des Hauses angegeben.Der Luftstrom wurde in mindestens einer Norm für die folgenden Räume spezifiziert: Wohnzimmer, Schlafzimmer, Küche, Bad, Toilette. In den meisten Normen wurde der Luftstrom nur für eine Untergruppe von Räumen spezifiziert.
Die Grundlage für die Lüftungsanforderungen variiert von Land zu Land, wobei die Anforderungen auf der Anzahl der Personen, der Grundfläche, der Anzahl der Räume, dem Raumtyp, dem Einheitentyp oder einer Kombination dieser Faktoren basieren.Brelih und Olli (2011) aggregierten Lüftungsstandards für 16 Länder in Europa (Bulgarien, Tschechische Republik, Deutschland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Ungarn, Italien, Litauen, Niederlande, Norwegen, Polen, Portugal, Rumänien, Slowenien, Vereinigtes Königreich).Sie verwendeten eine Reihe von Standardhäusern, um die aus diesen Standards berechneten Luftwechselraten (AERs) zu vergleichen.Sie verglichen die erforderlichen Luftströme für das gesamte Haus und die Arbeitslüftung.Die erforderlichen Lüftungsraten für das ganze Haus lagen zwischen 0,23 und 1,21 ACH, wobei die höchsten Werte in den Niederlanden und die niedrigsten in Bulgarien zu verzeichnen waren.
Die minimalen Abluftraten der Dunstabzugshaube lagen zwischen 5,6 und 41,7 dm3/s.
Die Mindestabgasraten aus Toiletten lagen zwischen 4,2 und 15 dm3/s.
Die minimalen Abgasraten aus Badezimmern lagen zwischen 4,2 und 21,7 dm3/s.
Es scheint zwischen den meisten Standards ein allgemeiner Konsens darüber zu bestehen, dass eine Lüftungsrate für das ganze Haus mit zusätzlich höherer Lüftungsstufe für Räume erforderlich ist, in denen schadstoffausstoßende Aktivitäten stattfinden können, wie z. B. Küchen und Badezimmer, oder in denen sich Menschen den Großteil ihrer Zeit aufhalten, z als Wohn- und Schlafzimmer.
STANDARDS IN DER PRAXIS
Der Bau neuer Häuser wird angeblich so gebaut, dass sie die Anforderungen des Landes erfüllen, in dem das Haus gebaut wird.Es werden Lüftungsgeräte ausgewählt, die den erforderlichen Durchflussraten entsprechen.Die Durchflussraten können nicht nur durch das ausgewählte Gerät beeinflusst werden.Gegendruck durch die Entlüftung eines bestimmten Lüfters, unsachgemäße Installation und verstopfte Filter können zu Leistungseinbußen des Lüfters führen.Derzeit gibt es weder in den US-amerikanischen noch in den europäischen Normen eine Inbetriebnahmeanforderung.Die Inbetriebnahme ist in Schweden seit 1991 obligatorisch. Bei der Inbetriebnahme wird die tatsächliche Gebäudeleistung gemessen, um festzustellen, ob sie den Anforderungen entsprechen (Stratton und Wray 2013).Die Inbetriebnahme erfordert zusätzliche Ressourcen und kann als kostenintensiv angesehen werden.Aufgrund der fehlenden Inbetriebnahme entsprechen die tatsächlichen Durchflussmengen möglicherweise nicht den vorgeschriebenen oder geplanten Werten.Stratton et al. (2012) haben die Durchflussraten in 15 Haushalten in Kalifornien, USA, gemessen und festgestellt, dass nur eines den ASHRAE 62.2-Standard vollständig erfüllt.Messungen in ganz Europa haben auch gezeigt, dass viele Häuser die vorgeschriebenen Standards nicht erfüllen (Dimitroulopoulou 2012).Die Inbetriebnahme sollte möglicherweise zu den bestehenden Standards hinzugefügt werden, um die Einhaltung in Haushalten sicherzustellen.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 15. Okt. 2021