Expertenrunde zur Dichtheit von Lüftungsanlagen

Am Anfang der Diskussionsrunde stand eine Kontroverse: Die Luftleitungen liegen innerhalb des Gebäudes und wenn da etwas Luft verloren geht, kommt das dem Gebäude dennoch zugute. Hat eine verbesserte Anlagendichtheit deshalb überhaupt einen nennenswerten Einfluss auf die Energieeffizienz eines Gebäudes? „Genau das ist der Grund, warum es mit dem Thema immer schleppend voranging. Aber die Luft kommt nicht an, wo sie hinkommen soll“, eröffnet Claus Händel die Gesprächsrunde. Eine thermische Bewertung sei sehr schwierig und es ließe sich kaum quantifizieren, welche Verluste wo auftreten und wie sie bilanziert werden müssten. Eine Bilanzierung der elektrischen Energie ist hingegen möglich und etabliert.

Ob diese Verluste überhaupt relevant sind, stellt Christian Fraedrich mit seinen Ausführungen in Frage. Demnach erwarte der Kunde eine Konditionierung zum Teil nach sehr dezidierten Vorgaben. Wenn die Verluste in den manchmal postulierten Größenordnungen von 15 % liegen würden, dann dürften die ausführenden Unternehmen kaum in der Lage sein, ihre vertraglich vereinbarten Leistungen nachzuweisen. Fraedrich führt weiter aus: „Wir rechnen bei der Auslegung nicht mit Undichtigkeiten. Für mich ist es eine Frage der Ausführungsqualität. Es gibt sicher auch sehr schlechte Anlagen, aber das als Standard zu sehen, bei dem man regulativ eingreifen müsste, das möchte ich mit einem Fragezeichen versehen.“

Dass sich Verluste dennoch stets negativ auf die Energieeffizenz des Gesamtgebäudes auswirken, meint Olaf Knospe: „Es kann sein, dass wir Technikräume belüften, die gar nicht belüftet werden müssen. Um dennoch die geforderten Bedingungen in den zu klimatisierenden Räumen einzuhalten, wird der Ventilator mit einer höheren Drehzahl gefahren und verlässt so den optimalen Anlagenbetriebspunkt.“

Die Messtechnik ist das Problem

Vor allem die Quantifizierung ist noch ein weitgehend ungelöstes Problem. So berichtet Fraedrich, dass bei Messungen in der Lüftungstechnik 10 % Fehlertoleranz nicht ungewöhnlich seien. Dem gegenüber ständen bei qualitativ gut ausgeführten Anlagen Verluste, die er mit 2 bis 5 % beziffert. Dies führte in der Expertenrunde zu der Frage, ob Studien bekannt seien, die sich damit auseinandergesetzt haben.

„Mir ist nichts bekannt und ich kann mir auch nur schwer vorstellen, wie man eine solche Studie aufbauen könnte. Eine theoretische Untersuchung mag möglich sein, aber die praktische Bestimmung der Undichtigkeit einer bestehenden Anlage ist nahezu unmöglich“, konstatiert Clemens Schickel. Dennoch gibt es Ideen, wie sich der Erfassung von Undichtheiten angenähert werden könne. Das könnte, so Schickel, für die Bewertung der Montagequalität ein Versuchsaufbau mit Luftleitungsteilen und Formstücken sein, die einmal mit Sorgfalt und einmal „nicht ganz nach den Regeln der Kunst“ aufgebaut werden. Hier wären Vergleichsmessungen möglich, die auf Gesamtanlagen hochgerechnet werden könnten. Weiter gibt es auch theoretische Überlegungen, die der BTGA derzeit im Rahmen von Masterarbeiten verifizieren möchte.

Anlagenbauer sollten einfach versuchen, ihre Anlagen so dicht wie möglich zu bauen, fasst Frank Bitter die Überlegungen zusammen. Unwägbarkeiten hängen stets von der Qualität des Anlagenbaus ab. So könne der Planer wohl Brandschutzklappen in Dichtheitsklasse C ausschreiben, wenn er als Sachverständiger aber mit einem Prüfröhrchen an einer Anlage vorbeiläuft, findet er an den Übergängen immer wieder Leckagen. Das heißt als Konsequenz, wer Luftleitungen und Komponenten in Klasse C kauft, bekommt wahrscheinlich keine Anlage, die dieser Klasse entspricht.

Könnte sich die Anlagendichtheit zum „Zankapfel“ entwickeln?

„Gerichtliche Streitigkeiten wegen Undichtheiten gab es bislang so gut wie keine“, berichtet Frank Bitter. Lediglich an einen Fall, bei dem es um eine Laborabluftanlage ging, kann er sich erinnern. Und da ging es nicht um energetische Fragen, sondern um austretende Schadstoffe. Ein paar Studien, sagt Claus Händel, gebe es aber immerhin. Solche seien ihm aus Frankreich und Belgien bekannt. Und auch in Deutschland gebe es vereinzelt Untersuchungen im Zusammenhang mit Geruchsübertragungen.

Insgesamt stehe das energetische Problem bislang kaum im Fokus. Allerdings dürfte sich das mit der Zeit ändern, denn die Sensibilität gegenüber Betriebskosten steigt bei Gebäudebetreibern.

Normungen

Die Expertenrunde war sich weitgehend einig, dass die Dichtheitsklasse B (nach DIN EN 13779) heute der Standard sein sollte. Uneinigkeit herrschte hingegen, inwieweit die Klasse C anzustreben sei und ob in diese Richtung Druck ausgeübt werden sollte. Allein die kaum mögliche Prüfbarkeit spreche beim aktuellen Stand dagegen. Dennoch ist einiges im Fluss. So berichtet Clemens Schickel von der Normungsarbeit an der DIN EN 16798-3, bei der Claus Händel Obmann sei. Hier steht ein Wechsel von den alten Dichtheitsklassen A bis D an, wobei D die beste Klasse ist.

Die neuen Klassen werden als „Air-tightness Classes“ (ATC) bezeichnet und gehen von ATC 1 bis 7. Niedrige Zahlen weisen dabei allerdings auf bessere Dichtheiten hin. Bei diesem System wird weiter unterschieden zwischen „ATC Duct“, „ATC Component“ und „ATC System“. „Duct“ weist dabei die Qualität der reinen Luftleitungen aus. „Component“ bezieht sich auf die Qualität der Komponenten, die Hersteller gemäß einschlägiger Prüfnormen nachweisen müssen. Und „System“ ist für die Beurteilung der gesamten Anlage mit allen eingebauten Komponenten gedacht. „Hierzu sind wir in der Überarbeitung der DIN EN 12599“, sagt Schickel und gibt zu bedenken: „Wie wir damit umgehen werden, wissen wir aber noch nicht so genau.“ Bei den Planern sei das noch nicht in vollem Umfang angekommen, es brauche also noch Zeit, bis sich das in der Fachwelt durchsetze.

Zur DIN EN 12599 nimmt Frank Bitter noch etwas detaillierter Stellung: „Wir sind aktuell bei der Normungsarbeit  damit beschäftigt, die Übergabekriterien für RLT-Anlagen festzulegen. Dabei wird es vorgeschriebene Prüfungen und zu vereinbarende Prüfungen geben wie die auf Dichtigkeit. Wir sind dabei, die Dichtheitsprüfung auf das ATC-System zu münzen, sodass wir sinnvolle Nachweisverfahren haben.“ Mit einem Entwurf sei ab Mitte 2023 zu rechnen.

Suche nach praktikablen Wegen

„Ich kann mir die besten Komponenten kaufen. Wenn die nicht zusammenspielen, nützt das teuerste Produkt nichts“, führt Fraedrich aus. „Die Frage des Qualitätsnachweises bleibt also immer noch das Kernthema.“

Hier könnte ein Kriterienkatalog weiterhelfen, befindet Claus Händel. Mit einem solchen könne man sich auf die mit vertretbarem Aufwand prüfbaren Dinge beschränken. Einfließen könnten neben den Qualitätsangaben der Komponenten und Luftleitungen auch Sichtkontrollen und Checklisten. Solche Kriterienkataloge seien in Arbeit. Wenn das Prüfungsergebnis dann positiv ausfalle, könne es einen Bonus um X % bei der energetischen Gesamtbewertung der RLT-Anlage geben. Absolutwerte zu ermitteln, sei illusorisch.

Die Diskussion bis zu diesem Punkt hat gezeigt, dass das Thema Luftdichtheit weder theoretisch noch messtechnisch einfach zu fassen ist, auch wenn es aktuell viele Bemühungen dazu gibt. Dennoch lassen sich einige Empfehlungen für Planer und die ausführenden Betriebe formulieren, die die Anlagenqualität in Sachen Dichtheit verbessern können – auch unter dem Aspekt von BIM. Damit beschäftigt sich der weitere Gesprächsverlauf.

Verbesserungspotenziale durch die Planung

Klar ist, dass Vorsprünge, Bögen und andere Einbauten immer eine potenzielle Quelle für Undichtigkeiten sind. Ziel sollte es deshalb sein, Luftleitungen immer möglichst kurz, gerade und mit wenig Einbauten zu realisieren. Das Statement von Frank Bitter lautet dazu: „Die Anlagen sind oft nicht falsch, aber ungünstig geplant.“ Diskutiert wurde, ob sich mit BIM hier neue Optimierungsmöglichkeit erschließen lassen.

„Die ,Intelligenz‘ des Planers ist unabhängig davon, ob er am Reißbrett steht oder mit einem Hochleistungsrechner und mittels BIM plant. Wenn er schlecht plant, wird das durch BIM nicht besser“, meint Clemens Schickel. Kreativität sei von BIM nicht zu erwarten. Es kommt immer auf den Kopf dahinter an.

Fehlermöglichkeiten gibt es unabhängig von der Planungsweise einige. Christian Fraedrich berichtet von Luftleitungen, die gerne in Ecken „gezwängt“ werden. „Bei entsprechenden Maßen, Kantenlängen über 1 m, ist eine fachgerechte Installation erheblich erschwert, da allein durch die örtlichen Gegebenheiten eine fachgerechte Rahmenverbindung kaum zu erstellen ist.  Solche Montagesituationen erhöhen das Potenzial von Leckagen erheblich.“  Auch bei der Durchdringung von Brandabschnitten gebe es oft Probleme, wenn die Mindestabstände zwischen den Leitungen nicht eingehalten werden können, um sicher abzuschotten.

Solche Schwierigkeiten gehen meistens auf Platzprobleme zurück und sind ein alter Streitpunkt zwischen Planern und Architekten, die der Haustechnik möglichst wenig Platz einräumen wollen. Obwohl die Haustechnik mit den Anforderungen an die Energieeffizienz in der letzten Zeit stärker in den Fokus gerückt ist, sei dieses Problem nach wie vor aktuell, wie alle Diskussionsteilnehmer bestätigten. Die Lösung könne nur darin bestehen, dass der Planer in einer sehr frühen Entwurfsphase bereits am Projekt beteiligt wird, um die Raumbedürfnisse der Gebäudetechnik zu vertreten und durchzusetzen. Immerhin könne BIM in der Zukunft für eine Verbesserung sorgen, weil die Planungsprozesse genauere Absprachen auch schon in frühen Bauphasen einfordern.

Variationen mit BIM und KI berechnen?

Zur Optimierung des Verlaufs von Luftleitungen berichtete Olaf Knospe vom Forschungsprojekt zur fassadenintegrierten Heizung/Lüftung/Sanitär (FIHLS), bei dem verschiedene Softwarefirmen angefragt wurden. Konkret ging es um die Verlegung von Luftleitungen an der Fassade. „In anderen Branchen gibt es solche Lösungen bereits. Elektronikhersteller optimieren ihre Leiterplatten mit entsprechenden Softwaresystemen. Hier werden Leitungslängen minimiert, wobei es viele Durchbrüche gibt, weil die Platten beidseitig mit Elektronikbauteilen bestückt werden.“ Und Knospe führt weiter aus: „Für Bauvorhaben hatten wir im Rahmen unseres Forschungsvorhabens für Luftleitungen jedoch keine Lösung gefunden. Wenn aber nun die Daten in BIM vorliegen, dann könnte ich mir auch vorstellen, dass es da zukünftig Lösungsansätze geben wird. Das könnte dann eine Künstliche Intelligenz sein, die Leitungsführungen optimiert.“ Fraedrich sieht für solche Ansätze wenig Spielraum: „Es gibt in der Praxis kaum sinnvolle Variationsmöglichkeiten. Ich versuche als Planer stets den kürzesten Weg zu finden. Und ein Gebäude ist auch kein Chip, bei dem niemand sagt, dass irgendetwas anders sein sollte. Jedes Gebäude ist individuell und Architekten wollen sich ebenso wie Bauherren stets verwirklichen.“ Weitere Abfuhren gab es von Bitter: „Die Chiptechnik hat auch keine anderen Gewerke dazwischen“, sowie von Schickel: „Und Änderungen während der Bauphase gibt es dort auch nicht.“

Ausführungsfehler vermeiden

„Wenn die Planung einen relativ guten Stand hat und die physikalischen Notwendigkeiten sowie die Platzthemen eingehalten werden, ist eine gute Qualitätssicherung bei der Montage wichtig“, stellt Fraedrich fest. Doch das ist in der Praxis gar nicht so einfach, denn der Lüftungsbauer ist ja nicht der letzte Handwerker auf der Baustelle. Wenn ein Handwerker z. B. mit seiner Leiter nicht an seinen Arbeitsort kommt und auf die Luftleitung steigt, ist das Thema Dichtheit erledigt, führt Schickel hierzu aus.

Beliebtes Thema sind auch Revisionsöffnungen. Hier gibt es zwar eine Norm, die Hinweise auf maximale Abstände zwischen den Öffnungen gibt, aber diese sei kaum praxisgerecht. Besser sei, vor Ort zu entscheiden, was notwendig ist. Dazu sagt Schickel: „Wichtig finde ich die Vorgaben aus hygienischen Gründen durch die VDI 6022. Auch Revisionsöffnungen für Brandschutzklappen lassen sich nicht umgehen. Mittlerweile empfehle ich aber, das den Reinigern zu überlassen. Die können am besten entscheiden, wo Öffnungen benötigt werden und wo sie unsinnig sind.“ Und Fraedrich ergänzt: „Nachträglich gesetzte Öffnungen sind kein Problem. Es bleibt sich gleich, ob das in der Werkstatt oder vor Ort gemacht wird, wenn die Ausführung fachgerecht erfolgt. Unterschiede ergeben sich lediglich bei den Kosten, denn in der Werkstatt ist der Zeitaufwand vielleicht 5 Minuten, während der Monteur vor Ort erst einmal Gerüst, Werkzeug und Stromversorgung herantragen muss.“ Hier sei ein sinnvoller Kompromiss zwischen Planung und Entscheidung vor Ort zu finden.

Effizienz nach 20 bis 40 Jahren Laufzeit

Anlagen laufen oft über mehrere Jahrzehnte. Da drängt sich die Frage auf, wie sich Effizienz und Dichtheit der Anlage über solche Zeitspannen erhalten lässt. „Mit einer Wartung jedes Jahr im Rahmen eines Wartungsvertrags. Ist doch selbstverständlich“, prescht Schickel vor. „Und als zweiter Punkt kommt die energetische Inspektion, in Deutschland alle 10 Jahre.“ Dabei sei diese Zeit, so Schickel, sehr lang im Vergleich zum Ausland. In der EU seien 5 Jahre die Regel. Die Frage ist jedoch, inwieweit bei der energetischen Inspektion ein kritisches Auge auf die Dichtheit geworfen wird.

„Zu diesem Thema habe ich kürzlich einen interessanten Inspektionsbericht gelesen“, berichtet Claus Händel. Da hat jemand die Dichtheit mit einer IR-Kamera geprüft. Die Undichtheiten hat man dort sehr gut erkennen, aber natürlich nicht quantifizieren können.“

Ausblick

Auch wenn Planung und Ausführung fachgerecht erledigt werden, kommen nicht immer gute RLT-Anlagen dabei heraus. Die Ursache hierfür ist meistens im Platzmangel zu verorten. Das altbekannte Argument des Architekten und des Bauherrn ist dabei stets der umbaute Raum, den die Gebäudetechnik einnimmt und der nicht vermietbar ist. Steigende Energiekosten könnten zu einem langfristigen Umdenken führen, wie es hier bereits angeklungen ist. Dazu noch zwei Zitate: „Die entgangenen Mieteinahmen sollten mit dem energetischen Mehraufwand aufgrund von fehlendem Platz für die Gebäudetechnik, der entsprechend Mehrkosten verursacht, in Zukunft aufgerechnet werden“, so Schickel und abschließend Händel: „Wenn wir verstärkt ,Life-Cycle-Analysis‘ betreiben, dann werden die Zusammenhänge zwischen der Größe von Luftleitungen, Druckverlusten und Mieteinnahmen offenkundig. Aber bis dahin vergehen noch ein paar Jahre.“