Zwangslüftung im Keller: Regeln und Schemata für die Einrichtung

Keller- und Souterrainräume dienen unterschiedlichen Zwecken. Früher wurden darin Gemüselager eingerichtet und Versorgungseinrichtungen untergebracht. Heute werden Kellern andere Funktionen zugewiesen, von Garagen über Fitnessstudios bis hin zu Büros.

In jedem Fall ist eine Zwangsbelüftung im Keller eines Gebäudes ein berechtigtes Bedürfnis, das durch die Notwendigkeit einer planmäßigen Zufuhr von Frischluft als Ersatz für verbrauchte Luft bedingt ist. Wir schlagen vor, sich eingehend mit dieser Frage zu befassen.

Jeder Keller hat seine eigene Belüftung

Ein tief gelegenes Gemüselager unter einem Privathaus benötigt keine Zwangsbelüftung, d.h. keine mechanische Belüftung.

Obst und Gemüse werden besser gelagert, wenn der Luftwechsel im Keller minimal ist. Daher reichen einfache Lüftungsöffnungen sowie Zu- und Abluftkanäle aus.

Im Winter gelagerte Gemüse im Keller dürfen nicht stark belüftet werden. Sie würden einfach erfrieren – Frost draußen

Gemäß den Planungsnormen für Gemüselager NTP APK 1.10.12.001-02 sollte die Belüftung von beispielsweise Kartoffeln und Wurzelgemüse in einem Volumen von 50-70 m³/h pro Tonne Gemüse erfolgen. In den Wintermonaten sollte die Belüftungsintensität halbiert werden, um die Wurzelgemüse nicht zu erfrieren.

D.h. in der kalten Jahreszeit sollte die Belüftung des Hauskellers bei 0,3-0,5 des Raumluftvolumens pro Stunde liegen.

Die Notwendigkeit einer Zwangsbelüftung im Keller entsteht, wenn das Schema mit natürlicher Luftströmung nicht funktioniert. Allerdings müssen auch die Quellen übermäßiger Luftfeuchtigkeit beseitigt werden.

Feuchtigkeit in Kellerräumen

Muffige Luft und Feuchtigkeit sind häufige Probleme in Kellern. Das erste Problem entsteht durch unzureichenden Luftaustausch. Der Keller ist 2,5–2,8 m tief im Erdreich versenkt, seine Wände sind mit maximaler Feuchtigkeits- und Luftundurchlässigkeit ausgeführt.

Die natürliche Belüftung, die durch vertikale Hauskanäle dargestellt wird, fehlt in vielen Kellern und Lagerräumen.

Bevor die Fragen der Kellerbelüftung behandelt werden, sollten seine Wände abgedichtet werden. Die Belüftung des Kellers wird das Problem der Hygroskopizität der Wände nicht lösen.

Eine hohe Luftfeuchtigkeit im Kellerraum wird durch eine schwache Abdichtung der Wände verursacht. Der zweite Grund sind verschlissene Rohrleitungen, die durch Kellerräume verlaufen. Zudem lagert sich Kondensat auf ihnen ab, unabhängig von der Integrität der Rohre und der Dichtheit der lösbaren Verbindungen.

Das Problem der übermäßigen Feuchtigkeit muss vor der Planung und dem Bau der Kellerbelüftungsanlage gelöst werden. Es ist notwendig, die Dichtheit der Kellerwände wiederherzustellen oder zu verbessern, die Rohrleitungen abzudichten und mit Isolierung zu ummanteln.

Die letzte Maßnahme befreit vom Einfluss des Kondensats auf das Rohrmaterial. Anschließend werden die Lüftungsanforderungen des Kellers ermittelt.

Wärmedämmung von Rohren gegen Kondensat

Wassertropfen entstehen nur auf der Oberfläche von Haushaltsrohrleitungen, die kalte Flüssigkeit (Trinkwasser und Abwasser) führen. Die in der Raumluft vorhandene Feuchtigkeit kondensiert auf den kalten Rohren aufgrund des Temperaturunterschieds zwischen ihrer Oberfläche und der Luft.

Je kälter die Rohre, je feuchter die Luft, desto aktiver ist der Kondensationsprozess.

Wenn kaltes Wasser durch das Rohr fließt, bildet sich Kondenswasser darauf. Jedes solche Rohr muss mit einer Wärmedämmung abgedeckt werden.

Der Temperaturunterschied zwischen der Luft und der Oberfläche der Kaltwasserrohre in Privathäusern ist normalerweise gering. Denn bei seltenem Verbrauch von kaltem Wasser durch die Haushalte gibt es keine Bewegung in den Rohren, sodass sich die Temperaturen der Raumluft und der Rohrleitung nahezu angleichen.

In einem mehrstöckigen Gebäude, ob Wohn- oder Bürogebäude, wird Kaltwasser nahezu ununterbrochen genutzt, und das Rohr ist ständig kalt.

Der einfachste Weg, Kondensat an Rohren zu bekämpfen, ist die Angleichung der Temperaturen von Rohren und Umgebungsluft. Die Kaltwasserleitung muss auf ihrer gesamten Länge mit einem Dampf- und Wärmedämmmaterial abgedeckt werden.

Kondensat sammelt sich an kalten Rohren, unabhängig davon, woraus sie bestehen. Polymere, Eisenmetalle, Gusseisen oder Kupfer – das spielt keine Rolle. Alle Rohre der 'Kalt'-Leitungen müssen isoliert werden!

Wasserleitungsrohre vor Kondensat und Feuchtigkeit in der Luft zu isolieren, ist nicht schwierig. Man braucht nur einen Schlauch aus geschäumtem LDPE, einen Tapetenmesser und verstärktes Klebeband.

Ein rohrförmiger Wärmeisolator aus geschäumtem LDPE verhindert den Kontakt des kalten Rohrs mit der Luft. Die Wandstärke des wärmedämmenden 'Röhrchens' – mindestens 30 mm. Der Durchmesser des rohrförmigen Isolators wird etwas größer gewählt als der der vor Luftfeuchtigkeit zu isolierenden Rohrleitung. Das Anbringen der Isolierung ist einfach – der Länge nach aufschneiden, dann das Rohr damit umwickeln.

Sofort nach dem Verschließen der Rohrleitung mit Wärmedämmung muss diese von oben mit verstärktem Klebeband für Rohre umwickelt werden. Für maximale Wärmedämmung und eine ansprechendere Optik wird eine Umwicklung mit Folienklebeband (Aluminium) durchgeführt.

Absperrarmaturen und kompliziert gebogene Abschnitte der Kaltwasserleitung, die nicht mit rohrförmiger Isolierung abgedeckt werden können, werden mit mehreren Lagen Klebeband umwickelt.

Berechnung des Luftwechsels im Kellerraum

Bevor Sie mit der Suche nach Lüftungsgeräten beginnen und die Position der Lüftungskanäle im Keller planen, müssen Sie den Luftwechselbedarf ermitteln. In vereinfachter Form, d.h. ohne Berücksichtigung möglicher Schadstoffe in der Kellerluft, wird der Luftwechsel im Keller nach folgender Formel berechnet:

L=V_Keller • K_L

Dabei bedeutet:

• L – berechneter Luftwechselbedarf, m³/h;
• V_Keller – Volumen des Kellerraums, m³;
• K_L – minimale Luftwechselrate, 1/h (siehe unten).

Der ermittelte Luftwechselwert ermöglicht es, die Leistungsmerkmale der Zwangslüftungsanlage des Kellers zu bestimmen.

Die Berechnung des Luftvolumens des Kellerraums erfolgt durch Multiplikation von Höhe, Breite und Länge

Für die Berechnung der Formel sind jedoch Daten zum Luftvolumen des Raums und zur Luftwechselrate erforderlich.

Der erste Parameter wird wie folgt berechnet:

V_Keller=A•B•H

Wobei:

• A – Länge des Kellers;
• B – Breite des Kellers;
• H – Höhe des Kellers.

Um das Raumvolumen in Kubikmetern zu bestimmen, werden die Messergebnisse für Breite, Länge und Höhe in Meter umgerechnet. Beispielsweise beträgt das Volumen eines Kellers mit einer Breite von 5 m, einer Länge von 20 m und einer Höhe von 2,7 m: 5 • 20 • 2,7 = 270 m³.

Der Luftwechselbedarf dieses Raums hängt direkt von der Anzahl der sich darin aufhaltenden Personen ab. Auch der Grad der körperlichen Aktivität der Besucher wird berücksichtigt.

Für geräumige Keller wird die minimale Luftwechselrate K_r auf der Grundlage des Bedarfs einer Person an frischer (Zuluft) Luft pro Stunde ermittelt. Die Tabelle zeigt die normativen Luftwechselanforderungen einer Person in Abhängigkeit von der Nutzung des Raums.

Der Luftwechsel kann auch anhand der Anzahl der Personen berechnet werden, die sich (z. B. arbeiten) im Keller aufhalten werden:

L=L_Personen•N_L

Wobei:

• L_Pers – Luftwechselnorm für eine Person, m³/h•Person;
• N_Pers – berechnete Anzahl der Personen im Kellerraum.

Die Normen legen den Bedarf einer Person an Zuluft fest: 20-25 m³/h bei geringer körperlicher Aktivität, 45 m³/h bei leichter körperlicher Arbeit und 60 m³/h bei hoher körperlicher Belastung.

Berechnung des Luftwechsels unter Berücksichtigung von Wärme und Feuchtigkeit

Bei Bedarf einer Luftwechselberechnung unter Berücksichtigung der Beseitigung überschüssiger Wärme wird die folgende Formel verwendet:

L=Q/(p•Cr•(t_ab-t_p))

Dabei bedeutet:

• p – Dichte der Luft (bei t 20 °C beträgt 1,205 kg/m³);
• C_r – Wärmekapazität der Luft (bei t 20 °C beträgt 1,005 kJ/(kg•K));
• Q – Menge der im Keller freigesetzten Wärme, kW;
• t_ab – Temperatur der aus dem Raum abgeführten Luft, °C;
• t_zu – Temperatur der Zuluft, °C.

Die Berücksichtigung der durch die Lüftung abgeführten Wärme ist erforderlich, um ein bestimmtes Temperaturgleichgewicht in der Kelleratmosphäre aufrechtzuerhalten.

In Kellern von Privathäusern werden häufig Fitnessräume eingerichtet. Bei dieser Nutzung des Kellers ist ein vollständiger Luftwechsel besonders wichtig.

Gleichzeitig mit der Luftabfuhr wird beim Luftwechsel die von verschiedenen feuchthaltigen Objekten (einschließlich Menschen) abgegebene Feuchtigkeit entfernt. Die Formel zur Berechnung des Luftwechsels unter Berücksichtigung der Feuchtigkeitsabgabe:

L=D/((d_ab-d_p)•p)

Dabei bedeutet:

• D – Menge der beim Luftwechsel freigesetzten Feuchtigkeit, g/h;
• d_ab – Feuchtigkeitsgehalt der Abluft, g Wasser/kg Luft;
• d_zu – Feuchtigkeitsgehalt der Zuluft, g Wasser/kg Luft;
• p – Dichte der Luft (bei t 20^°C beträgt 1,205 kg/m³).

Den Luftaustausch, der die Feuchtigkeitsabgabe einschließt, berechnen Sie für Objekte mit hoher Luftfeuchtigkeit (z. B. Schwimmbäder). Die Feuchtigkeitsabgabe berücksichtigen Sie auch für Kellerräume, die von Menschen zu sportlichen Zwecken (z. B. Fitnessstudio) aufgesucht werden.

Eine stabil hohe Luftfeuchtigkeit wird den Betrieb der Zwangsbelüftung des Kellers erheblich erschweren. Sie müssen die Belüftung mit Filtern zur Sammlung von Kondenswasser ergänzen.

Berechnung der Parameter von Luftkanälen

Wenn Sie über die Daten zum Luftvolumen der Belüftung verfügen, gehen Sie zur Bestimmung der Eigenschaften der Luftkanäle über. Ein weiterer Parameter ist erforderlich – die Luftgeschwindigkeit im Lüftungskanal.

Je schneller der Luftstrom bewegt wird, desto weniger voluminöse Luftkanäle können Sie verwenden. Allerdings steigen auch die Geräuschentwicklung und der Strömungswiderstand. Optimal ist es, die Luft mit einer Geschwindigkeit von 3–4 m/s oder weniger zu fördern.

Wenn Sie den berechneten Querschnitt der Luftkanäle kennen, können Sie den tatsächlichen Querschnitt und die Form anhand dieser Tabelle auswählen. Außerdem können Sie den Luftdurchsatz bei bestimmten Zufuhrgeschwindigkeiten ermitteln.

Wenn die Gestaltung des Kellers die Verwendung von runden Luftkanälen erlaubt, ist es vorteilhafter, diese einzusetzen. Zudem ist das Netz aus runden Luftkanälen einfacher zu montieren, da sie flexibel sind.

Hier ist die Formel zur Berechnung der Querschnittsfläche des Luftkanals:

S_fr=L•2,778/V

Dabei bedeutet:

• S_fr – berechnete Querschnittsfläche des Lüftungskanals (Luftkanals), cm²;
• L – Luftdurchsatz bei der Förderung durch den Luftkanal, m³/h;
• V – Geschwindigkeit, mit der sich die Luft im Luftkanal bewegt, m/s;
• 2,778 – Wert des Koeffizienten, der die Abstimmung der ungleichartigen Parameter in der Formel ermöglicht (Zentimeter und Meter, Sekunden und Stunden).

Die Querschnittsfläche des Lüftungskanals lässt sich bequemer in cm² berechnen. In anderen Maßeinheiten ist dieser Parameter des Lüftungssystems schwer zu erfassen.

Sie sollten den Luftstrom zu jedem Element des Lüftungssystems mit einer bestimmten Geschwindigkeit zuführen. Andernfalls erhöht sich der Widerstand im Lüftungssystem.

Die Bestimmung der berechneten Querschnittsfläche des Lüftungskanals ermöglicht jedoch keine korrekte Auswahl des Querschnitts der Luftkanäle, da deren Form nicht berücksichtigt wird.

Die erforderliche Fläche des Luftkanals anhand seines Querschnitts kann mit folgenden Formeln berechnet werden:

Für runde Luftkanäle:

S=3,14•D²/400

Für rechteckige Luftkanäle:

S=A•B /100

In diesen Formeln bedeuten:

• S – tatsächliche Querschnittsfläche des Lüftungskanals, cm²;
• D – Durchmesser des runden Luftkanals, mm;
• 3,14 – Wert der Zahl π (Pi);
• A und B – Höhe und Breite des rechteckigen Luftkanals, mm.

Wenn es nur einen Kanal der Hauptleitung gibt, wird die tatsächliche Querschnittsfläche nur für diesen berechnet. Wenn jedoch Abzweigungen von der Hauptleitung vorhanden sind, wird dieser Parameter für jede 'Verzweigung' separat berechnet.

Berechnung des Widerstands des Lüftungsnetzes

Je höher die Luftgeschwindigkeit im Lüftungskanal ist, desto größer ist der Widerstand gegen die Bewegung der Luftmassen im gesamten Lüftungssystem. Dieses unangenehme Phänomen wird als „Druckverlust“ bezeichnet.

Wenn der Querschnitt der Lüftungskanäle allmählich vergrößert wird, kann über die gesamte Länge eine stabile Luftgeschwindigkeit erreicht werden. Dabei erhöht sich der Widerstand gegen die Luftbewegung nicht.

Die Lüftungsanlage muss einen Luftdruck aufbauen, der den Widerstand des Luftverteilungsnetzes überwinden kann. Nur so kann der erforderliche Luftdurchsatz im Lüftungssystem erreicht werden.

Die Geschwindigkeit der durch die Lüftungskanäle bewegten Luft wird durch die folgende Formel bestimmt:

V=L/(3600•S)

Dabei bedeutet:

• V – berechnete Geschwindigkeit der Luftförderung, m³/h;
• S – Querschnittsfläche des Luftkanals, m²;
• L – erforderlicher Luftdurchsatz, m³/h.

Die Auswahl des optimalen Ventilatormodells für das Lüftungssystem sollte durch Vergleich zweier Parameter erfolgen – des von der Lüftungsanlage erzeugten statischen Drucks und des berechneten Druckverlusts im System.

Wird die Lüftungsanlage in der Mitte eines verzweigten Luftkanalsystems platziert, kann die Luftzufuhrgeschwindigkeit über die gesamte Länge stabilisiert werden.

Die Druckverluste in einem ausgedehnten Lüftungssystem mit komplexer Architektur werden durch Summierung der Widerstände gegen die Luftbewegung in seinen gekrümmten Abschnitten und Formteilen bestimmt:

• in der Rückschlagklappe;
• in den Schalldämpfern;
• in den Diffusoren;
• in den Feinfiltern;
• in anderen Geräten.

Sie müssen den Druckverlust an jedem dieser 'Hindernisse' nicht selbst berechnen. Es reicht aus, die Druckverlustdiagramme in Bezug auf den Luftvolumenstrom zu verwenden, die von den Herstellern der Lüftungskanäle und der entsprechenden Ausrüstung angeboten werden.

Bei der Berechnung einer Lüftungsanlage mit vereinfachter Konstruktion (ohne modulare Elemente) können Sie jedoch typische Druckverlustwerte verwenden. In Kellerräumen mit einer Fläche von 50-150 m² betragen die Druckverluste durch den Kanalwiderstand beispielsweise etwa 70-100 Pa.

Auswahl des Abluftventilators

Um die richtige Lüftungsanlage auszuwählen, müssen Sie die erforderliche Leistung der Lüftungsanlage und den Kanalwiderstand kennen. Für die Zwangsbelüftung eines Kellers reicht ein in den Abluftkanal eingebauter Ventilator aus.

Der Zuluftkanal benötigt in der Regel keine Lüftungsanlage. Es reicht eine geringe Druckdifferenz zwischen den Luftzufuhr- und Luftansaugpunkten aus, die durch den Betrieb des Abluftventilators gewährleistet wird.

Wenn Sie den berechneten (erforderlichen) Druck im Kanalsystem kennen, können Sie feststellen, ob dieses Lüftungsgerät für die vollständige Luftversorgung der Räume geeignet ist. Suchen Sie einfach die Druckposition, ziehen Sie eine Linie zum Diagramm und dann nach unten.

Es ist ein Ventilatormodell erforderlich, dessen Leistung etwas (7-12 %) über dem berechneten Wert liegt.

Sie können die Eignung der Lüftungsanlage anhand des Diagramms der Abhängigkeit der Leistung vom Druckverlust überprüfen.

Anhand der Daten zum berechneten Luftvolumenstrom können Sie die Druckverluste in den gekrümmten Abschnitten der Luftkanäle ermitteln.

Wenn Sie zwischen einem eindeutig leistungsstärkeren und einem zu schwachen Lüftungsgerät wählen müssen, hat das leistungsstärkere Modell Vorrang. Allerdings muss seine Leistung irgendwie reduziert werden.

Die Optimierung eines zu leistungsstarken Abluftventilators kann auf folgende Weise erreicht werden:

• Montieren Sie vor dem Lüftungsgerät ein Abgleich-Drosselventil, um es zu 'drosseln'. Der Luftvolumenstrom bei teilweiser Schließung des Abluftkanals verringert sich, der Ventilator muss jedoch mit erhöhter Last arbeiten.
• Schalten Sie das Lüftungsgerät auf niedrige und mittlere Geschwindigkeitsstufen ein. Dies ist möglich, wenn das Gerät eine 5-8-stufige Geschwindigkeitsregelung oder eine stufenlose Beschleunigung unterstützt. Günstige Ventilatormodelle unterstützen jedoch keine mehrstufigen Betriebsmodi; sie haben maximal 3 Geschwindigkeitsstufen. Und für die korrekte Einstellung der Leistung sind drei Geschwindigkeiten zu wenig.
• Reduzieren Sie die maximale Leistung der Abluftanlage auf ein Minimum. Dies ist möglich, wenn die Automatik des Ventilators die Steuerung seiner höchsten Drehzahl zulässt.

Natürlich können Sie die übermäßig hohe Leistung der Belüftung ignorieren. Allerdings müssen Sie dann mehr für elektrische und thermische Energie bezahlen, da die Abzugshaube die Wärme zu aktiv aus dem Raum zieht.

Schema der Luftkanäle für die Kellerbelüftung

Der Zuluftkanal wird hinter die Kellerfassade geführt und mit einem Gitter am Lufteinlass versehen. Sein Rücklauf, durch den die Luft eintritt, wird bis auf einen halben Meter über dem Boden abgesenkt.

Um die Kondensatbildung zu minimieren, muss der Zuluftkanal von außen wärmegedämmt werden, insbesondere sein „Außenteil“.

Um die Druckverluste in einem System gerader Luftkanäle zu ermitteln, muss man die Luftgeschwindigkeit kennen und dieses Diagramm verwenden.

Der Lufteinlass der Abluft wird an der Decke angebracht, am gegenüberliegenden Ende des Raums vom Zuluftöffnungspunkt. Es ist sinnlos, die Abluftöffnung und den Zuluftkanal auf derselben Seite des Kellers und auf gleicher Höhe zu platzieren.

Da die Wohnbaunormen die Nutzung vertikaler natürlicher Abluftkanäle für die Zwangsbelüftung nicht zulassen, ist es nicht zulässig, Luftkanäle an sie anzuschließen.

Falls es nicht möglich ist, den Zuluft- und Abluftkanal auf verschiedenen Seiten des Kellers anzuordnen (es gibt nur eine Fassadenwand), dann müssen die Punkte der Luftansaugung und -abgabe vertikal um 3 Meter oder mehr voneinander getrennt werden.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

In diesem Video werden anschaulich die Anzeichen einer mangelhaften Belüftung eines Kellerraums demonstriert. Die Kanäle für den Zu- und Abluftaustausch sind in diesem Keller zwar vorhanden, aber die Luft strömt nicht durch sie. Alle Probleme des Kellers sind offensichtlich – Feuchtigkeit, muffige Luft und reichlich Kondensat an den umschließenden Konstruktionen:

Im folgenden Video wird eine praktische Lösung für eine Zwangsentlüftung eines Kellers mit einem PC-Lüfter und einem Solarmodul vorgestellt. Wir möchten die Originalität der Ausführung dieses Lüftungsprojekts hervorheben. Für einen Keller vom Typ „Gemüselager“ ist eine solche Umsetzung des Luftaustauschs durchaus akzeptabel:

Da eine vollständige Senkung der Luftfeuchtigkeit im Keller ohne Wärmedämmung der „kalten“ Rohrleitungen nicht möglich ist, präsentieren wir ein Video zum Auftragen von Rohrisolierung. Wir möchten anmerken, dass bei technischer Nutzung des Kellers eine vollständige Umwicklung des wärmegedämmten Rohrs mit verstärktem Klebeband sinnvoll ist – so ist es zuverlässiger:

Es ist durchaus möglich, einen „herrenlosen“ Keller in einen Raum mit der gewünschten Nutzung zu verwandeln. Man muss lediglich das Problem des Luftaustauschs lösen und die Feuchtigkeitsquellen beseitigen. In jedem Fall sollte das Kellergeschoss eines Gebäudes kein nasser, von Schimmel befallener Ort sein. Denn seine Wände sind das Fundament des Bauwerks, dessen Zerstörung nicht zulässig ist.

Möchten Sie selbst eine Lüftung im Keller einrichten, sind sich aber nicht sicher, ob Sie alles richtig machen? Stellen Sie Ihre Fragen zum Thema des Artikels im untenstehenden Block. Hier können Sie auch Ihre eigenen Erfahrungen mit der Einrichtung der Lüftung im Keller oder im Untergeschoss teilen.