Dichte Luftleitungen als Basis

Das Gebäudeenergiegesetz (GEG) fasst wesentliche Aspekte und Anforderungen des Energieeinsparungsgesetzes (EnEG), der Energieeinsparverordnung (EnEV) und des Erneuerbare-Energien-Wärmegesetzes (EEWärmeG) zusammen. Bereits im Vorfeld positiv bewertet durch den Bundesindustrieverband Technische Gebäudeausrüstung (BTGA), den Fachverband Gebäude Klima (FGK) und den Herstellerverband Raumlufttechnische Geräte (RLT-Herstellerverband) wurde das GEG am 19. Juni 2020 im Bundestag verabschiedet und trat am 1. November 2020 in Kraft. Neben dem Ziel den Energieverbrauch und die CO₂-Emissionen deutlich herunterzufahren, verfolgen alle genannten Leitfäden, Verordnungen und Gesetze den Zweck, die Gesamteffizienz im Gebäudesektor zu steigern. Vor diesem Hintergrund ist es erklärtes Ziel der Bundesregierung, den Wärmebedarf von Gebäuden eindeutig zu senken und, entsprechend den Anforderungen der EU, bis zum Jahr 2050 einen nahezu klimaneutralen Gebäude­bestand zu erreichen. Ein ehrgeiziges Ziel, für dass der Bedarf an Primärenergie um rund 80 % gesenkt werden muss und neue Impulse und Ansatzpunkte im Gebäudebereich unabdingbar sind.

Dichte Luftleitungssystem als Basis

Einen dieser wichtigen Ansatzpunkte stellen Lüftungs- und Klima­anlagen dar. Deren Luftleitungssysteme weisen zahlreichen Studien und Untersuchungen zufolge fast in ganz Europa durchschnittliche Leckageraten von 15 % und mehr auf. Dies entspricht gemäß der DIN EN 16798-3 der Dichtheitsklasse ATC 6 und damit 2,5-Mal der schlechtesten Dichtheitsklasse A (gemäß der früheren DIN EN 13779). Fast ein Sechstel des gesamten geförderten Luftvolumens geht dadurch in Zwischendecken, Schächten und andernorts verloren, statt in den Räumen anzukommen, die bestimmungsgemäß mit dem Lebensmittel Luft versorgt werden sollen. Die Leckagen bedeuten Effizienzeinbußen und in der Folge unnötig hohe Kosten. So titelte die New York Times in Anlehnung an eine Untersuchung von Mc Kinsey & Company, dass dichte Luftleitungen das größte Energieeinsparungspotential bei energetischen Sanierungen in den USA bieten. Ergebnissen des ICEE Reports Energy savings estimates of duct sealing applications (Energieeinsparungen durch die Abdichtung von Luftleitungssystemen) zufolge können durch eine Beseitigung von Leckagen Energieeinsparungen von rund 46 % und Stromkosteneinsparungen von etwa 50 % erreicht werden. Diese Befunde bestätigt auch Marcel Riethmüller, Geschäftsführer der ecogreen Energie GmbH & Co. KG: „Beispielhaft kann durch eine Reduzierung des Luftvolumenstroms um rund 20 % der Energieeinsatz um etwa 50 % verringert werden. Deshalb gilt grundsätzlich, dass eine Anpassung des real geförderten Luftvolumenstroms an den Bedarf – der sich ohne Leckagen ergeben würde – die Basis für eine energieeffiziente Lüftungsanlage ist. Und dafür werden als Grundlage zuverlässig dichte Luftleitungssysteme benötigt.“

Luftleitungssysteme bieten damit ein großes Potential für Energieeinsparungen, Effizienzsteigerungen und zudem Kostensenkungen. Und auch in punkto Luftreinigung und dem damit verbundenen Brand- und Bautenschutz stellen dichte Luftleitungen eine wichtige Grundvoraussetzung dar. So erklärt Sven Rentschler, CEO der Reven GmbH, „Bei der Luftreinigung, wie sie z.B. für lebensmittelverarbeitende und Maschinenbaubetriebe typisch ist, werden aus den Bearbeitungsmaschinen Aerosole von Kühl- und Schmiermitteln beziehungsweise Frittier-, Brat- und Backölen abgesaugt. Diese lagern sich dann auf den Luftleitungssystemen ab und kondensieren. Weisen die Luftleitungssysteme Undichtigkeiten auf – und das ist bei fast allen Anlagen der Fall – regnen die Öle sprichwörtlich aus den Leitungssystemen vom Dach. Die Folge sind oftmals unvermeidbare Schäden an Schaltschränken und teuren Produktionsanlagen. Weiterhin bleibt zu bedenken, dass es sich bei den aus den Luftleitungssystemen tropfenden Flüssigkeiten in schöner Regelmäßigkeit um reine und leicht entzündliche Öle handelt. Also um eine erhebliche zusätzliche Brandlast, an die meist so lange keiner denkt, bis es dann brennt.“

In Anbetracht dieser vielfältigen Aspekte, erscheint es fast als logische Konsequenz, der Dichtheit von Luftleitungssystemen endlich die Bedeutung einzuräumen, die ihr gemäß des Fachverbands Gebäude-Klima (FGK), Forschung, Wissenschaft und Experten zusteht und zudem die Vorgaben der VDI 2067 Blatt 1 (wirtschaftlicher Betrieb) und der VDI 6022 (hygienischer Betrieb) unterstützt. Denn nur mit zuverlässig dichten Luftleitungen können Luftleitungssysteme mit minimalen Kosten, maximaler Effizienz und minimalem Ener­gieeinsatz betrieben und ein hygienisch reines Lebensmittel Luft garantiert werden.

Prozesskette mit Dichtheitsverlusten

Eine garantierte Dichtheit von Luftleitungssystemen setzt allerdings voraus, dass die aktuelle Prozesskette im Luftleitungsbau um zwei wichtige und wesentliche Arbeitsschritte ergänzt wird:

1) eine durch wirtschaftlich unabhängige Prüfer verpflichtend nachzuweisende Mindestdichtheit gesamter Luftleitungssysteme (der Klasse C) und

2) dadurch bedingt (in den meisten Fällen) eine nachträgliche Abdichtung des gesamten Luftleitungssystems.

Denn wird bei einer verpflichtend durchzuführenden Funktionsmessung festgestellt, dass die messtechnisch ermittelte Dichtheit in der Errichtungsphase die vereinbarte Dichtheitsklasse unterschreitet, sollte eine Nachbesserung verpflichtend durchgeführt werden müssen. Bisher können weder Planungsvorgaben noch Produktions- und Montagestandards durch Normen und andere Regelwerke eine gute Dichtheit und damit hohe Energieeffizienz einer Lüftungs- oder RLT-Anlage garantieren. Der Grund ist eine im Folgenden aufgezeigte graduelle Verschlechterung der Dichtheit entlang der gesamten Prozesskette (Ausschreibung, Planung, Herstellung, Transport, Handhabung und Montage), welche wesentlich zu den in der Praxis meist angetroffenen Leckageraten von 15 % und mehr beiträgt.

Ausschreibung einer zu geringen Dichtheitsklasse

Angefangen bei Ausschreibungen im Gebäudebereich, wird häufig nur die Mindestanforderung der DIN EN 16798-3 bzw. der EnEV für Sanierung und Neubau, nämlich die Dichtheitsklasse B, gefordert. Diese bedeutet, dass in Standardbauwerken eine Undichtheit von 2 % (= Dichtheitsklasse B oder ATC 4) stillschweigend akzeptiert und erlaubt wird. Werden besondere Anforderungen an die Hygiene oder Energieeffizienz gestellt, wird in Anlehnung an die VDI 3803, die VDI 6022, die EnEV sowie die DIN 16798-3 und 15780 die Dichtheitsklasse C (= 0,67 % Leckage oder ATC  3) empfohlen und im Idealfall auch ausgeschrieben. Dabei erklärt Reinhard Siegismund, ö.b.u.v. Sachverständiger und Beratender Ingenieur VBI, „Weit verbreitet ist heute bei der Planung und Ausführung von raumlufttechnischen Anlagen, dass Regeln und Normen gerade so erfüllt werden. Oft wird mir als Sachverständiger bei der Abnahme dann die Messtoleranz erläutert, mit der meine Messergebnisse zu bewerten sind. Dies entspricht in der Regel +/- 20 %, wobei zum Erreichen einer gerade noch akzeptablen Abweichung des Soll- vom Istwert fast immer – 20 % angesetzt wird. Die Ziele Energieeinsparung, Umweltschutz und die Gesundheit der Menschen werden dabei viel zu oft und leichtsinnig wegen einer meist nur geringen Kosteneinsparung verspielt.“

Dementsprechend ist eine Ausschreibung der besten Dichtheitsklasse D und damit eine Leckagemenge von nur 0,22 % im gesamten System in kaum einer Ausschreibung zu finden. Und das, obwohl die Herstellung von Luftleitungsbauteilen in der Dichtheitsklasse D (= ATC 2) unter Einhaltung der DIN 1507 bzw. HFL2002 (für eckige Luftleitungsbauteile), der DIN 12237 bzw. HFL2003 (für runde Luftleitungsbauteile) sowie der DIN EN 15727 und DIN EN 1751 in der Praxis meist kein Problem darstellt.

Zwei weitere wichtige Aspekte für dichte Luftleitungssysteme sind ausreichend Zeit und Platz bei der Montage. Beides Dinge, die nach Christian Podeswa, Schulungsreferent bei der Helios Ventilatoren GmbH & Co. KG in der Praxis oft fehlen: „Es wird zunehmend schwerer aufgrund der baulichen Anforderungen in Planung und Umsetzung die Luftleitungssysteme so auszulegen und zu installieren, wie es der Baustandard fordern würde. Fehlender Platz und immer kürzere Installationszeiten führen zu einem hohen Druck. Und das bei einer Arbeit, die eigentlich ein hohes Maß an Besonnenheit und Genauigkeit fordert. Das Ergebnis wirkt sich dann leider nachteilig auf die Dichtigkeit der Anlage aus.“

50 % Mehrkosten durch undichte Leitungen

Eine Änderung der Baugewohnheiten, die die Bedeutung dichter Luftleitungssysteme in den Fokus rückt, ist nicht nur aus energetischer Sicht sinnvoll. Vielmehr lassen sich mit dichten Leitungssystemen auch finanzielle Mehrkosten vermeiden, die oft unbeachtet durch den Verlust an Wärme und Kälte entstehen. So berichtet Jens Amberg, Geschäftsführer der Luftmeister GmbH: „Meist wird bei der Dichtheit von Luftleitungen nur auf den Verlust von Luftmengen geachtet, also die Kubikmeter Luft, die entweichen und nicht nutzbar sind. Einen mindestens ebenso großen Stellenwert haben aber die Verluste an kostspieliger Wärme oder Kälte, die luftseitig transportiert wird.“

Wolf Rienhardt, selbständig tätig für Planung, Training, Beratung in der HLKS-Technik und Mitglied im Deutschen Fachverband für Luft und Wasserhygiene (DFLW), berechnet beispielhaft die durch Undichtigkeiten verursachten Mehrkosten einer Teilklimaanlage (Lüften, Filtern, Heizen, Kühlen) für die Luftförderung und Lufterwärmung in einer Winterperiode (auf Grundlage statistischer Wetterdaten für den Standort Mühldorf/Inn) zu rund 370 € (Luftbehandlung) bzw. 385 € (Luftbehandlung und Luftförderung).

Ein weiterer Punkt ist, dass sich Leckagen in Luftleitungs­sys­te­men auch auf die Baukosten negativ auswirken. So werden Lüftungs-, Teilklima- und RLT-Anlagen bereits bei der Planung überdimensioniert und die Volumenströme um 15 bis 20 % höher angesetzt, damit der real benötigte Mindestluftwechsel gewährleistet werden kann. Die Folge sind unnötig hohe Kosten sowie überdimensionierte Lüftungsgeräte, ein höherer Platzbedarf für größere Leitungen und Bauteile sowie ein Mehraufwand bei der Schalldämmung und Statik.

Wolf Rienhardt formuliert das erforderliche Umdenken und zugleiche Zurückbesinnen auf alte Werte so: „Die Forderung nach Effektivität – die richtigen Dinge zu tun – und Effizienz – die Dinge richtig zu tun – gibt es in der TGA schon lange. Wären wir diesen Forderungen bisher schon konsequent nachgekommen, dann würden wir viele technische und gesetzliche Regelwerke nicht benötigen. Eine gesetzlich vorgeschriebene Dichtheitsklasse für Luftleitungssysteme – welche auch immer – wäre nicht erforderlich. Um am Prozess der Herstellung, Planung, Errichtung und Betrieb von Lüftungs- und Klimaanlagen beteiligt sein zu dürfen, müssen wir fachkundig sein, und darüber besteht wohl kein Zweifel. Sollte bei einem Fachkundigen die Effektivität und Effizienz nicht zu seinem Ethos gehören? Ich denke, dass dem so sein müsste.“

Den Wunsch einer Festschreibung der Dichtheitsklasse C als Mindestforderung äußern auch immer mehr Experten, Verbände und Fachleute. Eine perfekte Chance, diesen Paradigmenwechsel auch normativ vorzugeben, wäre die Verankerung einer Mindestdichtheitsklasse (C) im GEG. So wäre es sinnvoll, eine im Leistungsverzeichnis verpflichtend auszuschreibende Mindestdichtheitsklasse festzuschreiben, die bei der Übergabe einer Lüftungs- oder RLT-Anlage für das gesamte Luftleitungssystem durch unabhängige Prüfer nachgewiesen werden muss. Für Neuanlagen oder sanierte Altanlagen wäre eine Übergabe mit Einregulierungsprotokollen empfehlenswert.

Prozesskette ausbauen

Realistisch umsetzbar sind diese Forderungen jedoch nur dann, wenn die bisherige Prozesskette im Luftleitungsbau neben der für das ganze System verpflichtend einzuhaltenden und nachzuweisenden Mindestdichtheitsklasse um einen weiteren Schritt komplettiert wird: die nachträgliche Abdichtung. Diese wird z.B. mit von der MEZ-Technik GmbH mit dem in den USA entwickelten und patentierten „Aeroseal“-Verfahren durchgeführt. Eine nachträgliche Abdichtung sollte von Anfang an mit eingeplant und ausgeschrieben werden, um die Dichtheitsklasse C zuverlässig einzuhalten. Unterstützt wird dieser Ansatz durch eine staatliche Förderung, die greift, wenn der Einsatz von „Aeroseal“ in Bestandsgebäuden zur einer EnEV-relevanten energetischen Aufwertung der Lüftungsanlage führt. Beispielsweise kann über ein Förderprogramm für Einzelmaßnahmen in Bestandsgebäuden die Erstinstallation oder Erneuerung einer Lüftungsanlage subventioniert werden, wenn durch die Erneuerung oder Instandsetzung mindestens eine mit Messungen nachgewiesene Dichtheitsklasse B (gemäß DIN 1507:2006-07 beziehungsweise DIN 12237:2003-07) erreicht wird. Konkret werden bis zu 20 % Tilgungszuschuss auf einen Kredit der KFW Bank gewährt. Im Bereich der Prozesslüftungstechnik ist über das technologieoffene Förderprogramm „Energieeffizienz in der Wirtschaft (EEW)“ eine Förderung von bis zu 40 % möglich. Auch hier gilt die Dichtheitsklasse B als Maßgabe. Als Anhaltspunkt für die Förderrate werden die erwarteten CO₂-Einsparungen, die einer Energieeinsparung gleichgesetzt werden, gegenüber dem Bestand herangezogen. 

Eine nachgewiesene Dichtheitsklasse B mit Leckageraten von 2 % bedeutet im Vergleich zu der bisherigen Leckageraten von 15 % und mehr – und damit nicht einmal Dichtheitsklasse A, obwohl selbst geschriebene Verordnungen, Standards und Normen besseres fordern – immerhin einen wichtigen Schritt in die richtige Richtung. Einen Schritt in Richtung dichter Luftleitungssysteme, deren Dichtheitsklasse (C) festgeschrieben wird und wichtige Basis für jegliche ener­giesparenden und effi­zienzsteigernden Maßnahmen im Bereich Lüftungs-Teilklima- und RLT-Anlagen ist. Zudem einen wichtigen und richtigen Schritt in Richtung eines (nahezu) klima­neutralen Gebäudebestands, der spätestens 2050 deutschlandweit erreicht werden soll.