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Zentrale Lüftungsanlagen
mit passiver und aktiver Wärmerückgewinnung für Wohnräume |
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Anlagen zur kontrollierten Wohnraumlüftung (KWL-Anlagen)
Im Durchschnitt halten
wir uns täglich 21,6 h in Innenräumen auf und atmen 18.000 l Luft!.
Bei
gut gedämmten und dichten Wohngebäuden (sanierte Gebäude, Niedrigenergiehäuser
etc.), kann ein
Mindest-Luftwechsel
von 0,1 1/h auftreten.
Das entspricht einer
Luftwechselrate
z. B.
bei einer 60 m²-Wohnung von lediglich 15 m³/h.
Die DIN 1946-6
"Lüftung von Wohnungen..." fordert aber für diese Wohnungsgruppe einen
Mindestwert von 60 m³/h.
Auf diese Art
abgedichtete Gebäude sind dann vom Nutzer nur noch durch eine Fensterlüftung mit
einer ausreichenden Luftrate zu versorgen.
Dem stehen allerdings
die Interessen der Nutzer an möglichst geringen Heizkosten entgegen, die eine
ausreichende Be- und Entlüftung zur Verhinderung von Feuchteschäden oftmals
verhindern.
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Abhilfe bieten hier verschiedene am Markt verfügbare Systeme zur
kontrollierte Wohnraumlüftung (KWL-Anlagen).
Eine KWL-Anlage garantiert, außer
einer relativ großen Energieeinsparung gegenüber Fensterlüftung, auch das
Entfernen überschüssiger und schädlicher Feuchte im Raum (Feuchtelast).
Bestandteile einer KWL-Anlage
>
Schema
Eine zentrale KWL-Anlage besteht in d. R. aus dem
Lüftungszentralgerät (>
Bild) mit Regelung und dem Kanalsystem.
Das Lüftungszentralgerät (Kompaktbauweise) enthält außer Lüfter
und Luftfilter in d. R. noch Bauteile zur Wärmerückgewinnung (WRG).
Lüftungsprinzip
Das Lüftungsprinzip ist eine zugfreie Quer- bzw. Quelllüftung.
Voraussetzung sind z. B. schwellenlose Türen (mit Luftspalt).
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Vor- und Nachteile |
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Vorteile
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Erhaltung der Gesundheit und Bausubstanz
-
Energieeinsparung durch kontrollierte Lüftung mit
Wärmerückgewinnung
-
Automatische Frischluftzufuhr (keine Fensterlüftung)
-
Keine luftseitigen Zugerscheinungen und Geräusche
-
Abtransport von Schadstoffen (bedingt), verbrauchter Luft und
Feuchtigkeit
-
Verhinderung von Schimmelbildung
-
Lärmschutz
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Nachteile
- Für
Frischluftfans nicht unbedingt zu empfehlen
- Die geringen Frischluftmengen erfüllen in d. R. nicht die
Hygieneanforderungen
- Gebäude
muss möglichst luftdicht gebaut werden
- Für den
Luftverbund sind Türspalte notwendig
-
Luftschallübertragung (Türspalte)
- Nachrüstung
im Altbau relativ aufwendig
- Zusätzliche
Kosten für die Anlagentechnik
- z. Z. keine Förderung in Deutschland, trotz nachweislich hoher
Primärenergieeinsparung und Umweltentlastung
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Varianten der Wärmerückgewinnung
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Passive Wärmerückgewinnung |
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1. Passive Wärmerückgewinnung mit Wärmetauscher
Im Zusammenhang mit einer passiven (= außer Energie zum Lufttransport keine
weitere Hilfsenergie erforderlich)
Wärmerückgewinnung mit Wärmetauschern (Kreuzstrom-, Gegenstrom
oder Kreuz-Gegenstrom-WT) ist der erforderliche
zusätzliche Energieaufwand für die Vorwärmung der Außenluft relativ klein.
Den großen Einspareffekt bringt
allerdings im Vergleich zur Fensterlüftung die kontrollierte Lüftung selbst.
Bis zu >
90% Wärme kann aus der Abluft zurück gewonnen
werden,
d. h. bis ca. 0°C Außenlufttemperatur, muss die Frischluft nicht
vorgewärmt werden (bei 20°C Ablufttemperatur wird die Zuluft auf 18°C erwärmt).
Nachgeheizt wird ansonsten bei Bedarf z. B. mit einem E-Wärmetauscher
oder dem Heizsystem.
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Die Unterschiede der angegebenen Wärmetauscher-Wirkungsgrade (80
oder >90%) unterschiedlicher Hersteller sind nicht überzubewerten.
2.
Passive Wärmerückgewinnung mit Erdrohr (Erdwärmetauscher)
Zusätzlich
kann die angesaugte Frischluft sehr effektiv über ein Erdrohr um das Haus
in ca. 1,2-1,5 m Tiefe geführt werden.
(nur bei Keller- oder EG-Aufstellung der
Lüftungszentrale).
Im Winter wird damit die Frischluft vorgewärmt und im Sommer
gekühlt.
Relativ konstante Temperaturen des Erdreichs das ganze Jahr über
in ca. 1,20 m Tiefe im Winter ca. +6°C, im Sommer ca. +14°C.
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Aktive Wärmerückgewinnung |
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Aktive Wärmerückgewinnung mit Wärmepumpen
Hier wird über den Verdampfer der WP der Fortluft Wärme
entzogen und auf ein für Heizzwecke nutzbares Temperaturniveau gebracht.
Je nach Anlagenkonzeption wird die gewonnene Energie zur:
- Trinkwassererwärmung
- Frischlufterwärmung oder zur
- Beheizung genutzt.
Zur Anwendung für KWL-Anlagen (KWL=kontrollierte Wohnraumlüftung)
kommen Luft/Luft- und Luft/Wasser-WP.
1. KWL-Geräte mit integrierter Luft/Luft-Wärmepumpe
sind mit oder ohne vorgeschaltete passive Wärmerückgewinnung
verfügbar.
Der Kondensator der WP führt seine Wärmeenergie dabei
ausschließlich dem Außenluftstrom zu.
Mit zusätzlichen Kreuzstrom- oder Plattenwärmetauscher sind hohe
Rückwärmezahlen möglich, sodass in Übergangszeiten die statische Heizung oftmals
nicht benötigt wird.
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Bei reversiblen Betriebsmodus ist zusätzlich im Sommer auch eine
aktive Kühlung und Entfeuchtung der Räume möglich.
2. KWL-Geräte mit integrierter Luft/Wasser-Wärmepumpe
können auf Grund ihrer Kondensatorbauart die Heizenergie an
wasserführende Wärmetauscher übertragen.
Vorrangig kann die Wärmesenke ganzjährig zur
Trinkwassererwärmung genutzt werden.
Weiterhin bieten solche Systeme auch eine Unterstützung der
statischen Heizung und die Erwärmung der Frischluft über ein
Luftheizregister.
Leistungszahlen bis 5
können mit vorgeschalteten Wärmetauscher erreicht werden
(DIN V 18599-Teil 6: Temperaturklasse 2, >0°C bis <7°C).
Energetisch besonders interessant sind Kombinationen passiver
und aktiver
Wärmerückgewinnung.
Quelle: IKZ
FACHPLANER 2/2007 |
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Anwendung für aktive
Wärmerückgewinnung |
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Abluftsysteme
Eine besondere Form der aktiven Wärmerückgewinnung stellen die
reinen Abluftsysteme mit integrierter Wärmepumpe dar.
Über den Verdampfer der WP wird der Fortluft Wärme
entzogen und auf ein für Heizzwecke nutzbares Temperaturniveau gebracht.
Bei diesem System gelangt die gefilterte Frischluft über mehrere
winddrucksichere Wandluftdurchlässe in Wohn- und Schlafräume.
Die Absaugung mittels Abluftventilator erfolgt dabei über
Abluftventile in Küche und Bad.
Das Abluftgerät wird im DG oder Spitzboden aufgestellt.
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Abluftanlagen stellen vor allem den erforderlichen hygienischen
Luftwechsel (=hohe Raumluftqualität) sicher.
Der anlagentechnische Aufwand ist bei zentralen Abluftanlagen
geringer als bei kombinierten Zu und Abluftsystemen (interessant bei Sanierung
von MFH mit zentraler Trinkwassererwärmung).
Kombinierte Zu- und
Abluftsysteme
Bei diesen
KWL-Geräten kommen sowohl Luft/Luft-WP als auch Luft/Wasser-WP zum Einsatz.
Mit der Möglichkeit
im Sommer die Frischluft zu kühlen, ergeben sich bei reversiblen WP zusätzlich
interessante Einsatzbereiche im Komfortbereich.
Quelle: IKZ
FACHPLANER 2/2007
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Rotationswärmetauscher und
Sorptionstechnik zur ganzheitlichen Enthalpie-Rückgewinnung |
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Was die
Kondensations-Wärmenutzung für die Brennwerttechnik ist, bedeutet die
Enthalpie-Rückgewinnung für die Lüftungstechnik.
Enthalpie-Rad mit Sorptionstechnik -
Unterschied zu herkömmlichen Wärmetauschern
Während bei
herkömmlichen WT nur die sensible (fühlbare) Wärme bis zu 90% rückgewonnen
werden kann, ohne die zur notwendigen Feuchtezufuhr in den Raum aufgewendete
Energie generieren zu können,
kann das Hoval
Enthalpie-Rad mit Sorptionstechnik zusätzlich auch noch die in der
Luftfeuchtigkeit gebundene Energie erhalten.
Aufbau des Rotationswärmetauschers
Der Wärmetauscher
besteht aus einem Rotor aus einer Aluminiummatrix mit bienenwabenähnlicher
Struktur, welche mit einer Sorptionsschicht versehen ist.
Funktion
In kleinsten
Luftkanälen werden der Abluft die Wärme und zugleich die Feuchtigkeit
(Wasserdampfmoleküle) entzogen und auf der Außenluftseite an die Zuluft
übergeben. Bei einer
Sorption
mit Ionenbildung wird nur der Wasserdampf adsorbiert, während nicht erwünschte
Stoffe und Gerüche mit der Fortluft entsorgt werden.
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Raumluftbefeuchtung
Eine zusätzliche
Befeuchtung erübrigt sich. Die Außenluft wird an Wintertagen durch den
Enthalpie-Rückgewinner automatisch geregelt befeuchtet.
Bei traditionellen
Wohnungslüftungsgeräten kann die Raumluftfeuchte unter einen unbehaglichen und
krankmachenden Grenzwert von 30% sinken!
Vorteile
-
Wärmebereitstellungsgrade von 110-150%, je nach Temperatur
und Feuchte der Abluft
-
WT kann nicht vereisen
-
Es entsteht kein Kondensat, keine Kondensatleitung
-
keine Übertragung wasserlösliche Stoffe
-
hygienisch unbedenklich durch antibakterielle Beschichtung
des Tauscherrades
-
Außenluft-Vorwärmung nicht erforderlich
-
Einhaltung der neuen Hygienerichtlinien für Raumlufttechnik
Quelle: Hoval
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Wärmerückgewinnung
im EEWärmeG |
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Lange hat die Lüftungs- und Klimabranche darauf gewartet, dass
thermische Leistungen aus Wärmerückgewinnungen in RLT-Anlagen als
regenerative Energie anerkannt wird.
Im Juli 2009 hat das Bundesumweltamt (BMU) in einer
Stellungsnahme geklärt, wann solche Wärmerückgewinnungssysteme die Vorgaben aus
dem Erneuerbare Energien Wärmegesetz (EEWärmeG) erfüllen und dann als
Ersatzmaßnahme geltend gemacht werden können.
Die beiden wichtigsten Aussagen sind:
1. Der Wärmerückgewinnungsgrad muss bei
Nenn-Betriebsbedingungen mindestens 70% betragen.
2. Das Wärmerückgewinnungssystem muss eine Leistungszahl
von 10 aufweisen.
Leistungszahl bei Anlagen
im Wohnbereich
Leistungszahl = zurückgewonnene Wärmeleistung / gesamte
elektrische Leistungsaufnahme des Geräts inkl. Ventilator, Motor, Regelung und
Steuerung.
Geräte, die gemäß DIN 4719 1) eine
E-Klassifizierung aufweisen, erfüllen die genannten Voraussetzungen
automatisch.
Leistungszahl bei Anlagen
im Nichtwohnbereich
Bei einem ausgeglichenen Massenstromverhältnis der Lüftungsanlage
(Zuluftmenge = Abluftmenge) wird die Leistung der Wärmerückgewinnung WRG)
gemäß DIN EN 308 2) bestimmt.
->
Leistungszahl = Leistung WRG / Anteil der elektrischen Leistung
der Ventilatoren, die zum Betrieb der WRG-Anlage notwendig ist
(d. h. zur Überwindung des Druckverlusts der Wärmerückgewinnung +
Antriebsleistung eines Rotors)
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Erneuerbare
Energien Wärmegesetz (EEWärmeG)
Das Gesetz verpflichtet seit Anfang 2009 bei Neubauten,
den Wärmebedarf anteilig aus erneuerbaren Energien zu decken:
- 15% bei Solaranlagen
- 30% bei Biomasse
- 50% bei Wärmepumpen
Beispiele
Wird z. B. ein BW-Kessel eingesetzt, müssen 15% des
Gebäude-Wärmebedarfs von Solarkollektoren gedeckt werden.
Eine WP muss 50% abdecken, der Rest kann z. B. von einer
Brennwert-Anlage kommen.
Ersatzmaßnahmen
Werden beim Neubau die Anforderungen des EEWärmeG nicht
erfüllt und keine solchen erneuerbaren Energien eingesetzt, müssen lt.
Gesetz Ersatzmaßnahmen ergriffen werden, die ähnlich Klima schonend wirken.
Zu diesen (meist teueren) Ersatzmaßnamen zählen z. Z.
- die Kraft-Wärme-Kopplung (BHKWs),
- verstärkte Dämmmaßnahmen (Gebäudehülle/Fenster),
- Nutzung von Abwärme
- Nutzung von Nah- und Fernwärme
- Wärmerückgewinnung in RLT-Anlagen (neu!)
(mehr Infos unter
http://erneuerbare-energie.de)
1) DIN 4719: Lüftung von Wohnungen - Anforderungen,
Leistungsprüfungen und Kennzeichnung von Lüftungsgeräten
2) DIN EN 308: Wärmetauscher - Prüfverfahren zur Bestimmung der
Leistungskriterien von Luft/Luft- und Luft/Abgas-Wärmerückgewinnungsanlagen
Quelle: cci 09/2009
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Planungshinweise |
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Aufstellung
Das
Lüftungszentralgerät
kann im Keller/ Erdgeschoss oder auf dem Dachboden aufgestellt werden.
Die Anlage arbeitet absolut geräuscharm.
Luftwechsel l (1/h)
Die Räume werden in d. R. mit einem erforderlichen stündlichen Luftwechsel
von mindestens 0,5 - 0,8 1/h ausgelegt.
Beispiel:
Erforderliche Mindestluftmenge Vmin
bei einem Luftwechsel l = 0,5 1/h und einem
Raumvolumen von 87,5 m³:
Vmin = 0,5
1/h x 87,5 m³ = 43,75 m³/h
Kanalsystem
Für die Zuluft ist
ein kleines Kanalsystem erforderlich (s. Bild oben). Kanalquerschnitte max. 80
bis 100 mm.
Am Markt gibt es verschiedene Systeme mit Vor- und Nachteilen.
Montage
Im Neubau ist die Montage unproblematisch. Es können alle
Montagesysteme eingesetzt werden, im Altbau nur spezielle.
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Luftfilter
Belastungen durch Hausstaub, Milben oder
Blütenpollen können durch wartungsfreundliche
Pollenfilter merklich verringert werden.
Wohnräume mit offenen Feuerstellen
z. B. Kamine etc., können in d. R. nicht in die Zentrallüftung
eingebunden werden.
Einzelraumlösungen
ohne Kanalsystem sind besonders auch im Altbau zur Nachrüstung oder wenn nur
wenige Räume belüftet werden sollen, zu empfehlen
>
Bild.*
Diese Geräte werden in die Außenwand montiert, in d. R. pro Raum ein
Gerät.
*) in diesem Beispiel sind mindesten 2 Geräte erforderlich, bzw.
2 Räume mit je einem Lüftungsgerät zu verwenden.
Kombinationen mit Wärmepumpen und Solaranlagen
werden von einigen Herstellern angeboten.
Wie und ob diese Lösungen sinnvoll und wirtschaftlich sind, beantworten
wir Ihnen in unsren speziellen Fachberatungen.
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Kritische Anmerkungen zur Wohnraumlüftung |
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Hohe Wärmedämmung oder Naturbaustoff?
Man kann natürlich statt eines Hauses mit "Plastikhülle" (17,5 cm
Kalksandstein plus 12 cm und mehr Wärmedämmung) auch wieder ein ganz normales
Haus aus natürlichen Baustoffen (z. B. 36,5 cm Ziegel, Poroton etc.) bauen und
auf eine künstliche Lüftung und deren zusätzliche Kosten, teure Dämmung etc.
verzichten.
Die Gesamtenergiebilanz ist besser als meistens (besonders in der
Energieeinsparverordnung EnEV) dargestellt.
Einige "Leute" (z.
B. Dämmstoffindustrie) verdienen dann zwar weniger Geld mit Ihren
Produkten, aber Sie können die eingesparte Summe dann vielleicht für eine
Heizungsanlage mit erneuerbarer Energie verwenden und sparen noch mal!
Grenzwert der Raumluftfeuchte wird
unterschritten
Bei traditionellen
Wohnungslüftungsgeräten kann die Raumluftfeuchte unter einen unbehaglichen und
krankmachenden Grenzwert von 30% sinken!
Luft-Wärmepumpen für die Trinkwassererwärmung
Besondere Vorsicht ist auch beim Einsatz von
Luft-Wärmepumpen für die Trinkwassererwärmung in Verbindung mit Lüftungsanlagen
geboten (z. B. Planungs- und Montagefehler).
Schadstoffabführung
Auch die
Abführung von Schadstoffen ist durch die relativ geringe Luftmenge nicht
überzubewerten (Gradwanderung zwischen Raumlufthygiene und Energiekosten!).
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Die traurige Praxis
Auf der Wunschliste vieler Bauherren steht die Wohnungslüftung
derzeit leider ganz unten.
Sobald den Bauherren das Geld ausgeht, wird die Lüftung als
erstes gestrichen, noch vor der Solaranlage.
Für die dicke Wärmedämmung nach EnEV hat das Geld aber gerade
noch gereicht!!!
!
Für
dichte und gedämmte Gebäude ist allerdings unbedingt eine kontrollierte
Wohnraumlüftung erforderlich, um die schönen "Energieeinsparversprechen"
überhaupt annähernd zu erreichen.
Es ist inakzeptabel, diese Entscheidung einfach dem Bauherren zu
überlassen bzw. ihn vorher nicht ausführlich darüber zu informieren.
Oder man entscheidet sich für ein Gebäude aus natürlichen
Baustoffen mit ausreichender Wandstärke und sehr guten U-Werten ohne Dämmung.
In vielen Fällen ist das für den Bauherren u. U. die bessere
Lösung.
Sinnvoller Einsatz und Einsparpotenzial
Für den Einsatz einer kontrollierten
Wohnraumlüftung, deren Einsparpotenzial etc., empfehlen wir unbedingt eine
unabhängige Fachberatung!
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Die hygienetechnische Gradwanderung |
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Zentrale Wohnungslüftungsanlagen sollen in Zukunft uneingeschränkt in den
Geltungsbereich der VDI-Richtlinie 6022 "Hygieneanforderungen an
raumlufttechnische Anlagen" fallen. (Gründruck VDI 6022-1)
Konkret würde die bedeuten, dass die verschärften
Hygieneanforderungen bzgl. Gerätedesign, Betrieb, Instandhaltung, periodische
Hygienekontrollen und Hygieneinspektionen durch geschultes Personal nicht
nur für klassische Raumklimaanlagen, sondern auch für Wohnungslüftungsanlagen,
dezentrale Lüftungsgeräte, Raumklimageräte, Luftreinigungsgeräte und
Induktionsanlagen gelten.
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Strengere Vorgaben, wie Filterstufe F7 (ergo stärkere
Ventilatoren, höher Energieverbrauch, höhere Betriebskosten) und die Verwendung
hygienegerechter Materialien werden von den Geräteherstellern weitgehend
akzeptiert .
!
Sollte die die neue
Hygienerichtlinie kommen, sind die ohnehin wackligen
Wirtschaftlichkeitsberechnungen für Wohnungslüftungen Makulatur!
Hygienekontrollen und Hygieneinspektionen durch Fachpersonal
werden den Betreiber bzw. Bauherren permanent zusätzlich Geld kosten
.
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Schwachstellen bei der Wohnraumlüftung |
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Planung, Handwerk und Ausführung
Dass es mit der
Sorgfalt bei der Planung und Ausführung von Wohnungslüftungsanlagen nicht immer
zum Besten steht, beweist die Praxis.
Schwachstellen sind
die Qualifikation im SHK-Handwerk, die qualifizierte Kundenberatung und die
damit verbundene Zurückhaltung der Heizungsfachbetriebe gegenüber interessierten
Bauherren.
Aber auch bei den
Produkten können Schwachstellen vorhanden sein:
-
Reinigung aufgrund von Zugänglichkeit nur eingeschränkt möglich
-
Fehlen einer bedarfsgerechten raumweisen Luftmengensteuerung
in
Abhängigkeit der jeweiligen Luftqualität
Typische Fehler bei ausgeführten Anlagen
-
Lärmbelästigung durch Strömungsgeräusche
-
ineffiziente Raumdurchströmung
-
falsche Ventilwahl |
- zu
gering dimensionierte Luftmengen in Schlafzimmer, Küche, Bad
-
Querkopplung mit Feuerstellen (Öfen, Kamine etc.)
- zu
kleine bzw. falsch platzierte Überströmöffnungen
-
falsch platzierte Luftansaugung mit zu hohen Druckverlust
-
kein Kondensatablauf bei Erdwärmetauscher und Lüftungsgerät
-
mangelhafte Rohrdämmung
- zu
geringe Filterqualität
-
schlecht ausbalancierte Anlagen (Verhältnis Zuluft zu Abluft)
-
keine Filterwechselanzeige im Wohnraum
- zu
hohe Luftgeschwindigkeiten
-
ungeeignetes Rohrmaterial, z. B. Flexrohre
-
falsche oder zu kleine Luftauslässe, z. B. Abluftventil als
Zuluftventil eingebaut. |
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Energieeinsparung nach Verordnung oder warme Versprechen? |
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Ein Gespräch zwischen einem Bauherrn und einer
Verordnung
Eine Glosse mit mehr oder weniger ernsthaftem Hintergrund
Bauherr:
Ich möchte ein modernes Haus mit möglicht niedrigen Energiekosten
bauen. Wie dick müsste ich da das Haus dämmen? Rechnet sich das auch?
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EnEV:
Lieber Bauherr, eine möglichst dicke Wärmedämmung spart richtig
viel Energiekosten. Und Sie wollen doch viel Geld sparen?
Bauherr:
Ja, und was kostet denn so was?
> mehr...
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Für
wesentlich mehr Informationen stehen wir Ihnen mit einer persönlichen
Fachberatung jederzeit gerne zur Verfügung.
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