Energieeffiziente kontrollierte natürliche Lüftung in Nichtwohngebäuden - Experimentelle Untersuchung der Öffnungsdauern

Das Gebäude-Energie-Gesetz (GEG) regelt in Deutschland die Grenzwerte für den Energiebedarf von Neubauten und Sanierungen mit dem Ziel, bis zum Jahr 2050 einen nahezu klimaneutralen Gebäudebestand zu erreichen. Anforderungswerte für die Wärmedurchgangskoeffizienten, die Wärmebrücken und die Luftdichtheit sind im GEG explizit angegeben, für die Planung der Belüftung wurden jedoch keine expliziten Regelungen getroffen. Ein geplantes Belüftungssystem ist erlaubt, sofern der resultierende Primärenergiebedarf des Gebäudes den Anforderungen entspricht. Eine natürliche Lüftung wird in den vereinfachten Nachweisen des Monatsbilanzverfahrens dabei meist als energetisch nachteilig angesehen, führt sie zwingendermaßen zu Lüftungswärmeverlusten. Mechanische Lüftungssysteme können dahingegen mit Anrechnung ihrer Wärmerückgewinnung vorteilig angesetzt werden. Die natürliche Lüftung hat jedoch, ist sie als kontrollierte elektrisch betriebene Fensteröffnung ausgeführt, das Potenzial einer Energieeffizienzsteigerung mit hoher Nutzerbehaglichkeit. In einer Simulation über EnergyPlus wurden für einen Büroraum Öffnungs- und Schließsignale einer CO₂-geregelten natürlichen Fensterlüftung verglichen. Eine Regelung, die bei 900 ppm CO₂-Konzentration öffnet und bei 800 ppm schließt, stellte die energieeffizienteste und thermisch behaglichste Regelung dar. Für diese Regelung wurden die realen Öffnungsdauern an einem experimentellen Büroraum ausgewertet. Es ergaben sich in Abhängigkeit des Windes und der Temperaturdifferenz zwischen Innen und Außen Öffnungsdauern von 3 bis 5 Minuten.

Energy-efficient controlled natural ventilation in non-residential buildings - Experimental investigation of opening durations
In Germany, the Building Energy Act (GEG) regulates the limit values for the energy requirements of new buildings and renovations with the aim of achieving an almost climate-neutral building stock by 2050. Requirements for heat transfer coefficients, thermal bridges and air tightness are explicitly stated in the GEG, but no explicit regulations have been made for the planning of ventilation. A planned ventilation system is permitted as long as the resulting primary energy demand of the building meets the requirements. In the simplified verifications of the monthly balance procedure, natural ventilation is usually considered to be disadvantageous in terms of energy, as it leads to ventilation heat losses. Mechanical ventilation systems, on the other hand, can be considered advantageous because of their heat recovery. Natural ventilation, however, has the potential to increase energy efficiency with high user comfort if it is designed as a controlled electrically operated window opening. In a simulation with EnergyPlus, opening and closing signals of a CO₂-controlled natural window ventilation were compared for an office room. A window that opens at 900 ppm CO₂ concentration and closes at 800 ppm represented the most energy-efficient and thermally comfortable control. For this control, the real opening times were evaluated for an experimentally office room. Depending on the wind and the temperature difference between inside and outside, opening times of 3 to 5 minutes were obtained.