Lüftung

Ein wichtiges Kriterium für die Qualität der Luft ist der CO₂-Gehalt, welcher nach den Technischen Regeln für Arbeitsstätten (ASR) den Wert von 1.000 ppm nicht übersteigen soll. In dieser Hinsicht bieten lufttechnische Anlagen je nach Ausführung eine komfortable Möglichkeit zur Regulierung eines gleichbleibenden CO₂-Gehaltes. Werden keine ausreichenden Öffnungsflügel geplant, entstehen bei Technikausfall aber Überwärmungen und CO₂-Spitzen, die nicht effektiv abgeführt werden können.

Außerdem ist neben dem CO₂-Gehalt auch die Luftfeuchte ein wichtiges Kriterium der Luftqualität. Wird im Winter allein auf den CO₂-Wert und hohe Luftwechselraten fokussiert, fällt die Luftfeuchte stark ab und erhöht dadurch die Anfälligkeit für Infektionserkrankungen. Gerade im Winter lässt sich dagegen durch Fensterlüftung durch den hohen Druckunterschied der Luft ein Luftwechsel nach Bedarf schnell und vor allem wesentlich kostengünstiger herbeiführen.

Entscheidend für die Luftqualität und die daraus resultierenden notwendigen Luftwechselraten ist das Luftvolumen, welches pro Person im Raum zur Verfügung steht. In den konventionellen, abgeschlossenen Klassenräumen ist dieses Verhält besonders gering. Bei der typischen einseitigen Fassadenanbindung reicht der zur Verfügung stehende Lüftungsquerschnitt der Fenster schon rein rechnerisch kaum aus, um die nötigen Mindestluftwechselraten sicherzustellen.

Fließende Raumkonzepte dagegen führen zu einer besseren Luftqualität, da pro Person ein wesentlich größeres Luftvolumen zur Verfügung steht. Damit reichert sich die Luft langsamer mit CO₂ und Aerosolpartikeln an und es werden insgesamt weniger Luftwechsel für die gleiche Luftqualität benötigt. Ein besonderer Vorteil entsteht, wenn in offenen Raumverbünden quergelüftet werden kann.

Die Wirksamkeit des natürlichen Lüftungskonzeptes hängt mit den erzielbaren Lüftungsquerschnitten und der Bedienbarkeit der Öffnungsflügel zusammen. Über die Flügelformate werden Luftwechsel und Luftgeschwindigkeiten auf das Nutzungskonzept abgestimmt. Dabei ist auch der Unfallschutz zu beachten. Denn eine wesentliche Ursache für schlechte Luft an Schulen liegt darin, dass Fensterflügel, die für die Belüftung benötigt werden, mit Öffnungsbegrenzern versehen oder abschließbar ausgeführt werden, damit diese nicht als Hindernis in den Raum hineinragen. Soweit die Lärmbelastung an den Fassaden dies erlaubt, sollten Schulen daher natürlich belüftet werden.

Der Zusammenhang zwischen Leistungsvermögen und CO2-Konzentration im Raum ist schon lange bekannt. In der Geschichte des Schulbaus ist die ausreichende Luftversorgung daher ein zentraler Aspekt der Bautechnik. Bereits im 19. Jahrhundert waren mancherorts Lüftungsschächte für eine Gravitationslüftung in Schulen per Erlass vorgeschrieben, damit unabhängig von der Fensterlüftung ein steter Luftaustausch erreicht werden kann (vgl. Bund der Energieverbraucher, Schlechte Luft im Klassenzimmer, energieverbraucher.de, 7. Juni 2011). Auch die enormen Raumhöhen von etwa 4,50 m waren unter anderem erforderlich, um eine gute Luftversorgung der einseitig belüfteten traditionellen Klassenräume sicherzustellen.

Dieser Zusammenhang zwischen Raum- und Lüftungskonzept ist beispielsweise auch bei den in den 1960er-Jahren neu diskutierten Schulbauten relevant, die zweiseitig belichtet und belüftet werden konnten. Durch die Möglichkeit der Querlüftung wird weniger Luftvolumen pro Person erforderlich, wodurch die ehemals hohen Raumhöhen auf 3,20 m reduziert werden konnten, was damals auch als wirtschaftliches Argument für die neuen Schulentwürfe angeführt wurde (vgl. Wilhelm Berger, Schulbau von Heute und Morgen, Göttingen 1960, S. 25). Heute jedoch werden viele Schulen wieder mit einseitiger Belichtung und Belüftung gebaut, haben aber gewöhnlich eine Raumhöhe von nur noch 3 m. Diese Höhe wird beispielsweise auch in den Thüringer Schulbauempfehlungen als Richtwert vorgegeben.

Diese Einsparungen in der Planung und die Nichtbeachtung alter und grundlegender Erkenntnisse sind ein wesentlicher Grund dafür, dass die Luftqualität heute zu einem großen Problem an Schulen geworden ist – die Auswirkungen dieses Missstandes auf die Lufthygiene hat die Corona-Pandemie 2020 noch einmal tragisch vorgeführt.

Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung werden häufig als Beitrag zum Klimaschutz ins Spiel gebracht. In der Realität des Schulbetriebes können raumlufttechnische Anlagen jedoch keine wesentliche Einsparung von Energie und damit nur bedingt zur Maximierung der Umweltverträglichkeit beitragen. Der Erfolg der Wärmerückgewinnung für die Energieeinsparung hängt in einem hohen Maße vom Nutzerverhalten ab. So können Energieeinsparungen über die Wärmerückgewinnung im Wintererst bei strikter Schließung der Fenster erreicht werden. Dies hat in einigen Fällen dazu geführt, auf manuell zu öffnende Fenster oder Fassadenelemente in Gänze zu verzichten. Der Einsparung bei den Lüftungswärmeverlusten steht ein nicht unerheblicher Strombedarf durch die Ventilatoren entgegen.

Aus diesen Gründen sind zentrale Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung kein sinnvoller Beitrag zum Klimaschutz an Schulen. Eine natürliche Lüftung kann die energetisch günstigere Alternative sein. Die Auslegung der Systeme sollte auf Basis dynamischer Berechnungsmodelle erfolgen, damit – anders als die statischen Berechnungsmodelle des GEG – Speichermassen und interne Wärmequellen der Schülerinnen und Schüler bei der Betrachtung des tatsächlichen Wärmebedarfes berücksichtigt werden können.

Das Ingenieurbüro Hausladen hat unterschiedliche Maßnahmen für einen klimaneutralen Betrieb eines Schulcampus in München gegenübergestellt und konnte zeigen, dass die Investition in eine zentrale Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung die mit Abstand höchsten Vermeidungskosten je Tonne CO₂ darstellen: