EN 16798 & Co.: Feuchtigkeit in den europäischen Verordnungen

Einleitung

Für RLT-Anlagen in Wohn- und Nichtwohnbereichen gibt es eine Reihe internationaler Verordnungen. Aus Sicht des Gebäudes ist es allen voran die Normenreihe EN 16798. Dabei stehen immer die Luftqualität in Räumen bzw. die Lufthygiene im Mittelpunkt. Inzwischen ist auch der energieeffiziente Betrieb immer wichtiger geworden. Die Anforderungen von Verordnungen, Normen oder Richtlinien betreffen Prüf- und Messverfahren für die Übergabe, Ausführung und Betrieb, die Hygiene (in Deutschland zum Beispiel durch die VDI 6022), Hygieneinspektionen oder Wartung und Service der Anlagen.

Aber welche Bedeutung hat die Luftfeuchtigkeit in Räumen tatsächlich in der internationalen Normen- und Gesetzgebung, und was bewegt sich derzeit? Dafür ein Beispiel: Seit 1. Januar 2018 gelten in Europa für Nichtwohnraumlüftungsanlagen (NWLA) neue Mindestrückwärmezahlen.

Für Kreislaufverbundsysteme liegen diese bei 68 Prozent, bei Rotations- und Plattenwärmeübertragern bei 73 Prozent. Das schreibt die Ökodesign-Richtlinie, genauer deren Umsetzung durch die EU-Verordnung 1253/2014 „Anforderungen an die umweltgerechte Gestaltung von Lüftungsanlagen“ vor. Die europäischen Industrieverbände Eurovent und EVIA arbeiten gerade daran, bei Effizienz steigernden Maßnahmen für Nichtwohnraumlüftungsanlagen zur Wärme- auch die Feuchterückgewinnung in die EU-Verordnung einzubeziehen. Das meint die damit verbundene Energie für Entfeuchtung (Kühlen), alle anfallende Befeuchtung und Frostschutz. Es scheint also von Bedeutung zu sein.

Abb. 1: EU Gebäudeeffizienzrichtlinie 2018/844, im Fachjargon „Energy Performance of Buildings Directive“ (EPBD)

Das Gebäude

Der erste Blick fällt bei einer Durchsicht europäischer Verordnungen in die Gebäudeeffizienzrichtlinie 2018/844, im Fachjargon „Energy Performance of Buildings Directive“ (EPBD) bezeichnet. Sie wurde im Mai 2018 vom Europäischen Parlament novelliert und veröffentlicht. Dabei ging und geht es im laufenden Prozess um neue Vorgaben, die Energieeffizienz von Gebäuden weiter zu verbessern, bis 2050 zur Verringerung der Treibhausgasemissionen beizutragen und den Gebäudebestand, der nach Angaben der Kommission, Stand 2018 rund 36 Prozent aller CO2-Emissionen in der Union ausmachte, zu dekarbonisieren. Gleichzeitig müssen aber der Komfort und die Luftqualität sichergestellt werden. Nun fällt bei genauerer Betrachtung auf, dass das damit gemeinte „Raumklima“ über alle möglichen Parameter definiert wird – allerdings ohne Aussagen zur Raumluftfeuchte. Dazu drei Beispiele:

  • Unter Punkt 13 geht es um die Leitlinien der Weltgesundheitsorganisation von 2009. Darin heißt es: „Für die Raumluftqualität bewirken energieeffizientere Gebäude eine Steigerung des Komforts und des Wohlbefindens der Bewohner und eine bessere Gesundheit. Wärmebrücken, unzulängliche Isolierung und unerwünschter Luftaustausch können zu Oberflächentemperaturen unterhalb des Taupunkts der Luft und damit zu Kondenswasserbildung führen. Daher ist es wesentlich, eine vollständige und homogene Isolierung von Gebäuden einschließlich Balkonen, Fenstern, Dächern, Wänden, Türen und Böden sicherzustellen; insbesondere sollte darauf geachtet werden, dass die Temperatur an Innenflächen des Gebäudes nicht unter die Taupunkttemperatur sinkt.“
  • Punkt 21 bespricht dann die Überwachung des Raumklimas mit folgendem Wortlaut: „Die Installation von selbstregulierenden Einrichtungen in bestehenden Gebäuden zur separaten Regelung der Temperatur in jedem Raum oder, sofern gerechtfertigt, in einem bestimmten beheizten Bereich des Gebäudeteils, sollte in Betracht gezogen werden, sofern wirtschaftlich realisierbar, zum Beispiel wenn die Kosten weniger als 10 % der Gesamtkosten der ersetzten Wärmeerzeuger betragen.“
  • Und auch bei der Überwachungspflicht unter Punkt 36 bleibt die EPBD bei der Luftfeuchtigkeit in Räumen vage: „Bei der Durchführung von Inspektionen sollte das Ziel mit Blick auf das Erreichen der angestrebten Verbesserungen der Gesamtenergieeffizienz der Gebäude darin bestehen, die tatsächliche Energieeffizienz von Heizungs-, Klima- und Lüftungsanlagen unter realen Nutzungsbedingungen zu verbessern. Die tatsächliche Energieeffizienz dieser Anlagen hängt von der Energie ab, die unter sich dynamisch verändernden typischen oder unter durchschnittlichen Betriebsbedingungen verbraucht wird …“

Details liefert die neue EN 16798

Die Gebäudeeffizienzrichtlinie gibt also die Leitplanken vor, geht aber nicht in die Details der Anlagentechnik. Dafür benötigt der Fachplaner eine andere europäischen Verordnung: die EN 16798 „Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden“. Sie gilt als Umsetzungsnorm der EPBD und hat sich in Europa zum zentralen Werk für die Lüftungs- und Klimatechnik entwickelt.

Standard / TR Alte Nummer Inhalt
EN 16798-1
TR 16798-2
EN 15251 Innenraumklimabedingungen und Nutzungsprofile
EN 16798-3
TR 16798-4
EN 13779 Anforderungen an die Leistung von Lüftungs- und Klimaanlagen und Raumkühlsysteme
EN 16798-5
TR 16798-6
EN 15241 Energieberechnungen für Lüftungssysteme
EN 16798-7
TR 16798-8
EN 15242 Berechnungsmethoden zur Bestimmung der Luftvolumenströme
EN 16798-9
TR 16798-10
EN 15243
(Teile)
Berechnungsmethoden für energetische Anforderungen von Kühlsystemen
EN 16798-11
TR 16798-12
EN 15243
(Teile)
Lastberechnungen
EN 16798-13
TR 16798-14
EN 15243
(Teile)
Berechnungsmethoden für Kälteanlagen
EN 16798-15
TR 16798-16
EN 15243
(Teile)
Berechnungsmethoden für den Energiebedarf von Kälteanlagen - Speicherung
EN 16798-17
TR 16798-18
EN 15239
EN 15240
Leitlinien für die Inspektion von Lüftungsanlagen

Abb. 2: Die Normenreihe EN 16798 befasst sich in neun Teilen plus neun technischen Reports mit der Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden. Mit dem Erscheinen der Weißdrucke wurden viele bisherige Normen ungültig.

Der Startschuss für diese in 18 Teilen geplante Normenreihe fiel mit Teil 1 über „Eingangsparameter für das Innenraumklima zur Auslegung und Bewertung der Energieeffizienz von Gebäuden bezüglich Raumluftqualität, Temperatur, Licht und Akustik“ im Juli 2015. Tatsächlich erschien Teil 1 erst nach dem zweiten Zustimmungsverfahren der Mitgliedsstaaten im Mai 2019. Er ist eine neu strukturierte Weiterentwicklung der EN 15251 „Eingangsparameter für das Raumklima", die damit gleichzeitig außer Kraft getreten ist. Diese unterschied den Raumkomfort bei aktiver Be- und Entfeuchtung in drei Kategorien mit Mindest- und Höchsttemperaturen für Winter und Sommer. Mit dem neuen Teil 1 ist dazu die Kategorie IV in die EN 16798 aufgenommen worden. Und für alle vier Kategorien taucht auch die relative Raumluftfeuchte auf. Definiert werden pro Kategorie Mindest- und Maximalwerte zwischen 20 und 70 %, in Abhängigkeit von Witterung, Raumtemperatur und Nutzungsart. Außerdem empfiehlt die EN 16798 Teil 1 eine absolute Raumluftfeuchte, die stets unter 12 g/kg bleiben sollte.

Geht es um die Planung, Projektierung und den energieeffizienten Betrieb von Gebäuden, greift Teil 3 der EN 16798. Er umfasst die Ausführung von Lüftungs- und Klimaanlagen sowie Raumkühlsystemen in Nichtwohngebäuden, die für den Aufenthalt von Menschen bestimmt sind – allerdings ohne Anwendungen in der Industrie und Prozesstechnik. Teil 3 übernimmt viele Inhalte der damit überholten EN 13779 „Lüftung von Nichtwohngebäuden - Allgemeine Grundlagen und Anforderungen für Lüftungs- und Klimaanlagen und Raumkühlsysteme“. Er enthält aber auch neue Anforderungen an die Geräte- und Systemtechnik zu Luftfiltern, Wärmerückgewinnung und zur Qualität der Zuluft. Im weiteren Inhalt findet sich dann konkret, dass RLT-, Klima- und Raumkühlsysteme das thermische Raumklima, die Raumluftqualität, die Raumluftfeuchte und die Akustik im Raum beeinflussen können und eine Feuchteregelung auf der Zuluftseite verpflichtend ist, damit eine mögliche Kondensatbildung ausgeschlossen werden kann. Damit wird die Verbindung zu Teil 1 hergestellt, wie die dort vorgeschlagene Raumluftfeuchte bzw. Luftqualität sicherzustellen ist.

Die folgenden Teile 5 bis 15 der EN 16798 befassen sich mit verschiedenen Berechnungsmethoden rund um mechanische Lüftungssysteme, inklusive der Wärme- und Kälteerzeugung und die Verteilung. Berücksichtigt werden der in Teil 1 empfohlene Feuchtegehalt der Zuluft zur Sicherung der Raumluftfeuchte und die dafür erforderlichen Hilfsenergien zur Be- und Entfeuchtung. Abgelöst werden die bisherigen EU-Normen 15241, 15242 und 15253, die ebenfalls alle Berechnungsverfahren vorgaben.

Last but not least Teil 17 der EN 16798 zur „Inspektion von Lüftungs- und Klimaanlagen“. Er ersetzt die bisherige EN 15239 "Leitlinien für die Inspektion von Lüftungsanlagen" und die EN 15240 "Leitlinien für die Inspektion von Klimaanlagen“. Was das Thema Feuchtigkeit anbelangt, geht es darin vor allem um die Vermeidung von Kondensation und um hygienische Aspekte. Dafür müssen bei Inspektionen neben der Luftfeuchtigkeit verschiedene weitere Parameter und Eigenschaften der bewegten Luft und der Lüftungsanlage erfasst, geprüft und bewertet werden. Zum Vorgehen wird dafür auf die EN 12599 "Prüf- und Messverfahren für die Übergabe von RLT-Anlagen" verwiesen. Diese legt Prüfungen, Prüfverfahren und Messgeräte, wie das neue testo 400, zur Feststellung der Gebrauchstauglichkeit von installierten Anlagen bei der Übergabe fest, die vor, während und nach der Übergabe durchgeführt werden. Der große Anwendernutzen des Universalmessgeräts von Testo liegt im normkonformen Messverfahren und der vollständigen Dokumentation inklusive Fotos und Kommentaren. Als Hauptzweck einer Inspektion beschreibt Teil 17 der EN 16798, dass Betreiber und Eigentümer von Gebäuden durch den Inspektionsbericht beraten werden, wie sie den Energieverbrauch der Anlagen verringern können, während gleichzeitig akzeptable Innenraumklimabedingungen aufrechterhalten bleiben.

 

 

Vom „Kann“ zum „Muss“

Die europäische Normenreihe EN 16798 liefert also eine Reihe von Vorgaben zur Luftfeuchtigkeit in Räumen, im Lüftungssystem, im Gebäude. Keine davon ist aber verpflichtend oder als gesetzliche Vorgabe zu verstehen. Vielmehr geht es um Empfehlungen zur Einhaltung der relativen Feuchte in der Raumluft in Abhängigkeit der Temperatur im Raum und der Jahreszeit. Und nur wenn ein Klima- oder Lüftungsgerät mit einer technischen Einrichtung die Zu- bzw. Abluft be- oder entfeuchtet, greifen in Sachen Feuchte die vorgenannten Teile 1 bis 17. Häufig ist das der Fall, wenn feuchtesensible Güter und Lagerstätten, Produktionsprozesse oder Gesundheitseinrichtungen aus anderen Gründen Feuchtevorgaben machen oder in der Gewerbekühlung durch eine zu hohe Luftfeuchtigkeit bei Temperaturen unterhalb des Nullpunkts Vereisungsgefahr droht. Dann muss dafür Sorge getragen werden, dass die nötige Hilfsenergie zur Regulierung der Luftfeuchtigkeit im Raum möglichst effizient eingesetzt wird und dass es außerdem durch Kondensat zu keinen hygienischen Problemen im Lüftungsgerät, den Zuleitungen oder beim Rückkühler kommt. Regelmäßige Inspektionen gehören dann folgerichtig zum Betrieb von Klima- und Lüftungsanlagen.

Einen anderen Weg beschreiten derzeit die europäischen Industrieverbände Eurovent und EVIA. Mit ihrem Positionspapier zur EU-Verordnung 1253/2014 über „Anforderungen an die umweltgerechte Gestaltung von Lüftungsanlagen“ soll im Jahr 2020 mit dem anstehenden Revisionsverfahren ein Systemparameter „c“ eingeführt werden, der die technische Rückgewinnung von Luftfeuchtigkeit mittels Sorptionsrotor, Wechselspeicher oder Membranwärmeübertrager berücksichtigt. Bezogen auf die zuvor genannten vier Kategorien des Teils 1 der EN 16798 und die in dessen Anhang benannten Gebäudenutzungsarten wurden Simulationsberechnungen für die Städte Mailand, Valencia, Oslo und München durchgeführt – mit vielversprechenden Ergebnissen. Daraus resultierend könnte selbst unter den ungünstigsten Umgebungsbedingungen der Faktor c=0,08 zur Berechnung der bereits heute gesetzlichen vorgeschriebenen Rückwärmezahl hinzugefügt werden.

Abb. 3: Auszug aus dem an die EU Kommission eingereichten Positionspapier zur Revision der EU-Verordnung 1253/2014 über „Anforderungen an die umweltgerechte Gestaltung von Lüftungsanlagen“ und der Berücksichtigung eines Systemparameters für die Feuchterückgewinnung.

Denn Raumluftfeuchte, die zurückgewonnen wird, muss unter Einsatz von Hilfsenergie erst gar nicht erzeugt werden. So liegt im Sommer ein großer Nutzen in der Entfeuchtung, da die Abluft dann trockener ist als die Außenluft. Das Entfeuchten wird so zum wesentlichsten Bestandteil der Kühlung, wodurch je nach Standort in Europa eine mechanische Kälteanlage deutlich kleiner ausfallen kann. Und im Winter verhindert die Trocknung der Abluft eine Vereisung des Wärmeübertragers, weshalb zur Verhinderung von Eis keine weiteren mit Hilfsenergie betriebene Maßnahmen benötigt werden.

Die abschließende Tabelle (Abb. 4) von Eurovent gibt in Rot die kalkulierten Werte für den Betriebsfall „5 Tage die Woche von 7 bis 18 Uhr über das ganze Jahr“. Das entspricht beispielsweise dem Nutzungsverhalten unzähliger Büro- oder Verwaltungsgebäude.

Sollten Eurovent und EVIA mit ihren Eingaben erfolgreich sein, dann wird schon bald für Lüftungsanlagen in Nichtwohngebäuden außer der Wärmerückgewinnung auch die zurückgewonnene Feuchte der Raumluft in die Gebäudebilanzierung mit einfließen – was im Übrigen die eingangs erwähnte Gebäudeeffizienzrichtlinie tatsächlich auch einfordert. Denn wie heißt es dort unter Punkt 7:

„Das Pariser Klimaschutzübereinkommen von 2015 im Anschluss an die 21. Konferenz der Vertragsparteien des Rahmenübereinkommens der Vereinten Nationen über Klimaänderungen (COP 21) fördert die Bemühungen der Union, den Gebäudebestand zu dekarbonisieren. Wenn man bedenkt, dass beinahe 50 % des Endenergieverbrauchs der Union zum Heizen und Kühlen verwendet werden, und davon wiederum 80 % in Gebäuden, ist die Verwirklichung der Energie- und Klimaziele der Union mit deren Anstrengungen zur Renovierung des Gebäudebestands verknüpft, bei denen der Energieeffizienz Vorrang eingeräumt, der Grundsatz „Energieeffizienz an erster Stelle“ umgesetzt und der Einsatz erneuerbarer Energiequellen in Betracht gezogen wird.“

Abb. 4: Simulationsberechnungen zum Systemparameter „c“ für die Feuchterückgewinnung in europäischen Städten. In rot die kalkulierten Werte für den Betriebsfall „5 Tage die Woche von 7 bis 18 Uhr über das ganze Jahr“.

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