Gebäude werden erstellt, betrieben, erneuert, ersetzt, damit diese Menschen ein komfortables Verweilen und Wirken in den Räumen dieser Gebäude möglich ist – gewollt ist Raumkomfort, der den Nachhaltigkeitsaspekten Suffizienz, Effizienz und Konsistenz entspricht. Festzustellen ist, dass in der Öffentlichkeit ein fundamentaler Mangel an Kenntnissen über Raumkomfort besteht. Dieser Beitrag versucht, hier Abhilfe zu schaffen.
Wer ein simples elektronisches Gerät kauft oder geschenkt bekommt, bekommt – unabhängig vom Preis – eine mehr oder weniger umfangreiche Dokumentation dazu, welches die Funktionalität erklärt und über die zu beobachtenden Randbedingungen informiert.
Der Aufwand zur Erstellung eines Gebäudes beträgt pro BewohnerInnen oder BenutzerInnen regelmässig eine hunderttausend Franken – weil Menschen schon in der Steinzeit gewohnt haben, wird allgemein davon ausgegangen, das Menschen wissen, wie Gebäude zu nutzen sind. Dabei bestehen gerade bei neueren Gebäuden oftmals komplexe Nutzungs- und Energiekonzepte, die von „vernünftigen“ NutzerInnen ausgehen. Wie den – mehrheitlich unqualifizierten – Meinungsäusserungen in den elektronischen Stammtischen bei Berichterstattungen über vermeintlich schlechte Beispiele entnommen werden kann, ist es dringend erforderlich, dass die NutzerInnen solche Konzepte verstehen müssen, damit sie das gewünschte vernünftige Verhalten auch umsetzen können.
Gerade der Raumkomfort hat sehr viel mit diesen Konzepten zu tun – darum dieser „For Dummies“-Beitrag! Ich bin seit bald 30 Jahren täglich mit den diversen Facetten des Raumkomforts beschäftigt, ich verfüge somit einerseits über das erforderliche Fachwissen und traue mir andererseits auch Einschätzungen von Medienerzeugnissen aller Art zu.
P.S. Anleitungen, eben z.B. für simple elektronische Geräte, sind teilweise ausgiebig mit graphischen oder bildlichen Darstellungen versehen. Ich verzichte derzeit absichtlich auf solche Elemente.
“For Dummies” ist eine immer umfangreicher werdende Buchreihe, vor 20 Jahren gestartet, herausgegeben in englischer Sprache vom Verlag John Wiley & Sons, in Deutsch ebenfalls erhältlich. “Dummies” ist ironisch verstanden und meint “interessierte AnfängerInnen” oder ähnlich. Allerdings: auch ExpertInnen greifen mit Gewinn regelmässig auf diese Bücher zu, weil hier das, was nicht gerade jeden Tag gebraucht wird, einfach und verständlich dargestellt wird.
Luftqualität – CO2-Gehalt als ein Aspekt des Raumkomforts
Als „Atmungsabgas“ entsteht Kohlendioxid oder CO2. Der CO2-Gehalt in Räumen gilt als Indikator für die Luftqualität in einem Gebäude, der Gehalt wird in ppm (Parts Per Million) angegeben. Lange bevor der CO2-Gehalt der Raumluft zum gesundheitlichen Problem wird, ergeben sich Einschränkungen der Raumluftqualität. Der aktuelle CO2-Gehalt der Aussenluft beträgt … ppm (aktueller Schätzwert für den mittleren globalen Gehalt, darum kein fixer Wert). Bis etwa 800 ppm CO2-Gehalt gilt die Raumluftqualität als gut, über diesem Wert beginnen Menschen, die neu in einen Raum kommen, zu riechen, dass hier schon jemand drin ist/war, bei einem Gehalt von etwa 1200 ppm möchten neu in einen Raum eintretende Menschen sofort ein Fenster öffen. Ab etwa 1500 ppm-Gehalt beginnen die ersten RaumnutzerInnen z.B. beim Zuhören mit dem Schlaf zu kämpfen.
Bei sitzender Tätigkeit stösst ein erwachsener Mensch rund 15 Liter CO2 pro Stunde aus. Um die „Geruch-Schwelle“ (s.o.) von 1200 ppm einhalten zu können, braucht es pro Stunde 16.7 m3 Aussenluft, zu Einhaltung der „Einschlaf-Schwelle“ 1500 ppm sind 12.5 m3 Aussenluft pro Stunde ausreichend.
Bei leichter Arbeit – das entspricht in etwa üblicher Büroarbeit – atmet ein Mensch etwa 23 Liter CO2 pro Stunde aus. Um die beiden Komfortniveaus „Geruch-Schwelle“ und „Einschlaf-Schwelle“ 1500 ppm einhalten zu können, sind 25.3 respektive 19.2 m3 Aussenluft pro Stunde erforderlich.
Pro Arbeitsplatz stehen in einem Büro typischerweise 14 Quadratmeter Bodenfläche zur Verfügung. Bei einer Raumhöhe von 2.7 m und einer üblichen Möblierung (Schubladen- und Schrankvolumen sind nicht in den Luftaustausch einbezogen) entspricht dies einem aktiv nutzbaren Raumvolumen von etwa 30 m3. Bei Büroarbeit muss dieses Volumen pro Stunde 25.3 durch 30 = 0.84 resp. 19.2 durch 30 = 0.72 mal ausgetauscht werden. Mit den heute üblichen bauphysikalisch korrekt möglichst dichten Fenstern kann ohne aktive Massnahmen 5 bis 10 % des Raumluftvolumens mit frischer Aussenluft ersetzt werden; offene Fenster ermöglichen einen 8- bis 10-fachen Luftwechsel pro Stunde. Zur Einhaltung der „Geruch-Schwelle“ muss somit etwa während 5 1/2 Minuten pro Stunde mit offenen Fenstern gelüftet werden (5.5 von 60 Minuten bei 8-fachen Luftwechsel plus der Grundluftwechsel von 0.1 pro Stunde). Da bei den heute üblichen Arbeitsplatzdichten auch Arbeitsplätze in der Nähe von solchen „Lüftungsfenstern“ angeordnet werden, ist eine solche Lüftungsintensität NICHT zumutbar (es zieht zu stark, im unmittelbaren Fensterbereich erfolgt eine zu starke Auskühlung des Raumes).
Aus Komfortsicht ist somit bei dicht belegten Büros eine Lüftungsanlage, welche den hygienisch notwendigen Luftaustausch gewährleistet, sehr gut begründet erforderlich!
Schulräume sind während der Nutzung noch dichter belegt – für Volksschulen wird pro SchülerIn eine Bodenfläche von 2.5 Quadratmeter vorgegeben. Selbst wenn in einem Schulzimmer eine Sturmlüftung während der Pause möglich ist, ist zur Einhaltung der „Einschlaf-Schwelle“ eine Lüftungsanlage ebenfalls angezeigt.
Lüftungsanlagen erfordern nicht den Verzicht auf öffenbare Fenster – zu berücksichtigen ist bei solchen Fragen allenfalls der Lärmschutz (etwa Verkehrslärm) und der Einbruchschutz.
Ein weiterer Aspekt des Raumkomforts: Wie steht es mit der Luftfeuchtigkeit?
Bei der Luftfeuchtigkeit muss sehr sorgfältig gedacht werden: (kalte) Aussenluft ist meist relativ feucht, aber absolut eher trocken, während Raumluft relativ trockener aber absolut deutlich feuchter ist als diese Aussenluft. Das hat mit den thermodynamischen Eigenschaften der Luft zu tun: kalte Luft kann absolut deutlich weniger Feuchtigkeit aufnehmen als warme Luft. Diese Zusammenhänge sind im Mollier-h-x-Diagramm dargestellt, Details dazu siehe Wikipedia.
Ein 0.84-facher Luftwechsel ist erforderlich, um in einem Büroraum eine akzeptable Raumluftqualität zu erreichen. Was bedeutet dies für die Luftfeuchtigkeit im Raum?
Am 12.12.12 betrug in Zürich (Mythenquai) die mittlere Aussenlufttemperatur -3.2 °C bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 86 %. Diese Luft enthält etwa 3.33 g Wasser pro Kubikmeter Luft. Wird diese Luft auf 20 °C (Raumluftttemperatur) erwärmt, bleibt diese Feuchtigkeit erhalten; weil aber warme Luft wesentlich mehr Feuchtigkeit aufnehmen kann, wird bei einer Messung nur noch eine relative Luftfeuchtigkeit von etwa 19 % festgestellt. Wird diese Luft gar auf 24 °C erwärmt, zeigt das Hygrometer nur noch 15 % relative Luftfeuchtigkeit an.
Menschen geben bei Büroarbeit pro Stunde etwa 60 Gramm Feuchtigkeit ab. Für den raumlufthygienisch erforderlichen Luftwechsel von 0.84 pro Stunde braucht es pro Person 25.3 Kubikmeter Aussenluft pro Stunde. Jeder Kubikmeter Aussenluft wird also mit 60 Gramm Wasser geteilt durch 25.3 m3 = 2.4 Gramm/m3 Wasser befeuchtet. Zusammen mit den 3.33 Gramm aus der Aussenluft führt dies zu einer relativen Feuchtigkeit von etwa 25 % (bei 24 °C Raumlufttemperatur) respektive etwa 33 % (bei 20 °C Raumlufttemperatur).
Festzuhalten ist: auch diese relative Feuchte hat nichts damit zu tun, ob über die Fenster gelüftet wird oder mittels einer Lüftungsanlage, das ist simple Thermodynamik der feuchten Luft. Die Lüftungsanlage bietet aber einen weiteren Vorteil: es ist möglich, einen Teil der Feuchtigkeit aus der Abluft hygienisch einwandfrei in die dem Raum zugeführte Aussenluft zu übertragen, so kann im Raum eine höhere Luftfeuchtigkeit erreicht werden.
Zwei Schlussfolgerungen:
- Der hygienisch erforderliche Luftwechsel in einem Büroraum führt zu eher tiefen relativen Raumluftfeuchten.
- Je höher die Raumlufttemperatur, desto tiefer die resultierende Luftfeuchtigkeit – und auch umgekehrt: je tiefer die Raumlufttemperatur, desto höher ist bei gleichem Luftwechsel die resultierende relative Luftfeuchtigkeit!
Die Raumluftfeuchte kann bestens mit feuchteliebenden Pflanzen beeinflusst werden. (Elektrische) Luftbefeuchter sind demgegenüber nicht nur energetischer Unsinn und bei gesunden Menschen absolut unnötig.
Menschen können sich ohne gesundheitliche Auswirkungen während Stunden in kalter Aussenluft (relativ feucht, absolut eher trocken) bewegen, etwa beim Skifahren oder während Schneeschuhtouren (Erkältungen stammen eher von den Pausen in schweissfeuchten Kleidern). Der Stoffwechsel des Menschen ist in der Lage, die Atmungsluft beim Eintritt in die Lunge auf 37 °C Körpertemperatur und 100 % relative Feuchte zu konditionieren, dies entspricht fast 50 Gramm Feuchtigkeit pro Kubikmeter Atemluft! Allerdings: damit dies funktioniert, muss ausreichend getrunken werden – mit ein Grund für die Gemütlichkeit von Winterferien.
Prinzipiell stellt relativ trockene Raumluft (bei gesunden Menschen!) kein Gesundheitsrisiko dar. Auch im Büro ist ganz einfach genügend zu trinken. Dies gilt allerdings – wie auch in den Winterferien – nur für reine Luft! Die Quellen für „unreine“ Luft sind vielfältig. Menschliche Aktivitäten führen zu vielfältigem Staubanfall, sowohl drinnen wie draussen (Feinstaub), diverse Materialien geben Gase, nicht in jedem Fall unproblematisch, an die Raumluft ab. Teppiche beispielsweise wirken als Staubfänger, weil selbst mit guten Staubsaugern nicht aller Staub entfernt werden kann – jeder Schritt wirbelt somit Staub auf! Lüftungsanlagen können einen Teil dieses Staubes und dieser Gase aus der Aussenluft entfernen – andererseits bringen unsorgfältig gewartete Lüftungsanlagen zusätzlich Staub und Gase in die Raumluft. Dies betrifft sowohl Neu- als auch Umbauten. Schleimhäute etwa reagieren deutlich stärker auf Staub oder Gase als auf die Luftfeuchtigkeit. Trockene Raumluft begünstigt zudem elektrostatische Aufladungen.
Aus langjähriger Erfahrung halte ich fest, dass gesundheitliche Auswirkungen der Raumluft nicht eine Folge der Raumluftfeuchte oder des CO2-Gehaltes sind, sondern eine Reaktion auf Stäube und Gase, die eigentlich in der Raumluft und vor allem in der Atemluft nichts zu suchen haben, sind (diese Aussage ist mehrfach mit medizinischen Fachpersonen überprüft worden). Gute Lüftungsanlagen können dazu beitragen, diese Raumluft-Fremdstoffe zu reduzieren.
Luftfeuchtigkeit und Raumtemperatur können mit handelsüblichen Geräten einfach gemessen werden, für den CO2-Gehalt ist die Messung etwas kostspieliger – für die anderen Stoffe sind sehr teure und sehr zeitaufwändige Messverfahren anzuwenden.
P.S. Im Wohnbereich gibt es sowohl luft-feuchte als auch luft-trockene Haushalte. Pflanzen, Kochen, Duschen, Anwesenheit, allenfalls Wäschewaschen sind feuchtigkeitsfördernd, während Abwesenheit, intensive Sport-Trainings mit Auswärtsdusche, kein grüner Daumen, Lüftungsverhalten (bei Minergie-Bauten zu hohe Lüftungsrate) zu trockener Wohnungen führen. Doch auch hier gilt die gleiche Aussage zu den gesundheitlichen Auswirkungen, mit einer Einschränkung: bei sehr feuchten Wohnungen besteht das Risiko von Schimmelpilzen, etwa bei Wärmebrücken oder schlecht belüftbaren Nischen. Auch bei Wohnungen sind Luftbefeuchter absoluter Unsinn (mit medizinisch bedingten Ausnahmen).
Raumtemperatur – die emotionalste Komponente des Raumkomforts
Thermometer sind sehr verbreitet – auch solche zur Messung der „Raumtemperatur“.
Warum steht „Raumtemperatur“ in Anführungszeichen? Massgeblich für das Komfortempfinden am Aufenthaltsort sind mehrere Komponenten. Die Raumtemperatur ist eine davon. Es geht dabei um die wahre Raumtemperatur, als Mittel von Raumlufttemperatur und mittlerer Temperatur der Raumumschliessungsflächen. Gemessen werden sollte die Raumtemperatur dort, wo sich Menschen aufhalten, am besten in der Mitte eines pinkfarbigen Ping-Pong-Balls: ein solches Messgerät kann die thermischen Abläufe entlang des Körpers ideal nachbilden. Nur: meist befinden sich Thermometer irgendwo an einer Aussenwand oder im Gang, aber kaum je dort, wo sich Menschen aufhalten. Die meisten handelsüblichen Thermometer eignen sich NICHT für die Messung der Raumtemperatur – viele sind zudem so billig fabriziert, dass bei der Anzeige ohne weiteres ein Streuband von einigen Grad Celsius anzunehmen ist.
Wenn tatsächlich Raumtemperaturen gemessen werden, ist nach anerkannten Komfortstandard für leichte Tätigkeiten eine Raumtemperatur von 21 °C angemessen. Dies verlangt allerdings nach einer der Jahreszeit angepassten Bekleidung – das Kurzarm-T-Shirt und barfuss auf dem modischen Steinplattenfussboden liegt schlicht nicht drin. Vor dem Fernseher, beim Lesen oder beim Power Napping braucht es meist zusätzliche textile Schichten.
Ich stelle fest, dass in den letzten 20 Jahren die typischen Raumtemperaturen um 3 bis 4 Kelvin angestiegen sind – der Effizienzfortschritt durch energetische Massnahmen an bestehenden Gebäuden oder durch energetisch optimierte Ersatzneubauten wurde zumindest teilweise kompensiert. Bei den Raumtemperaturen ist eindeutig ein Rebound-Effekt feststellbar. Oder anders: da jedes Grad mehr Raumtemperatur zu einem Energiemehrverbrauch von etwa sechs Prozent führt, könnten die Kyoto-Verpflichtungen der Schweiz durch eine teilweise Rücknahme dieses erheblichen Mehrkomfortes locker und in kurzer Zeit eingehalten werden. Somit ein Klimaschutz-Geschenk-Tipp: Modische Pullover, attraktive Fleece-Jacken, schön gestaltete Decken!
Eine tiefere Lufttemperatur hat auch starke Auswirkungen auf die relative Raumluftfeuchte: wird 20-grädige Luft mit einer relativen Luftfeuchtigkeit von 50 % auf 24 °C erwärmt, sinkt die Luftfeuchtigkeit auf knapp 40 %!