Leise Wandlüfter als Bausteine der Energiewende Wie man mit Wandlüftern Wärmeverluste reduziert und der Lärm draußen bleibt Fensterlüftung, Wärmewende, Energieeffizienz, Lärmschutz Jan Krüger, Berndt Zeitler Durch die Wohnraumlüftung über manuelles Öffnen von Fenstern kommt es zu erheblichen Wärmeverlusten in Gebäuden. Gleichzeitig können durch offene Fenster Lärm, Ungeziefer und Einbrecher eindringen. Eine dezentrale automatische Lüftung mit Wärmerückgewinnung stellt einen Gewinn an Komfort und Sicherheit dar und trägt erheblich zur Energieeinsparung bei. Mit dem kompakten Wandeinbau ergeben sich jedoch akustische Herausforderungen für die Schalldämmung und den durch den Ventilator erzeugten Lärm. Diese Studie untersucht die Akustik von Wandlüftern und betrachtet die mögliche Energieeinsparung. 1. Aufbau und Funktion von Wandlüftern mit Wärmerückgewinnung Dezentrale Wandlüfter werden schon länger in Gebäuden benutzt, insbesondere im Bad und in der Küche, um hohe temporäre Spitzenlasten an Feuchte und Geruchsbelästigung schnell abzubauen. Hierbei wird häufig eine höhere Lärmbelastung akzeptiert, da sie nur zeitlich begrenzt auftritt. Im Gegensatz dazu sind moderne Wandlüfter mit Wärmerückgewinnung (WRG) für den dauerhaften Betrieb in Wohn- und Schlafräumen entwickelt, um dort die Feuchtebelastung kontinuierlich zu reduzieren und durchgehend für frische Luft zu sorgen. Der Aufbau verschiedener am Markt erhältlicher Wandlüfter ähnelt sich prinzipiell und ist in Bild 1 exemplarisch dargestellt. Durch den reversiblen Betrieb des Axial-Ventilators kann in einer ersten Phase z. B. warme, verbrauchte Luft aus dem Innenraum nach außen gedrückt werden, was den zur Außenseite hin angeordneten Speicherstein „thermisch auflädt“. In einer zweiten Phase wird die Strömungsrichtung umgekehrt, kalte Außenluft angesaugt und durch den warmen Stein gezogen. Dabei wärmt sich die Außenluft auf und kühlt den Speicherstein wieder ab. Bei einer manuellen Wohnraumlüftung durch das Öffnen von Fenstern sinkt die Schalldämmung stark ab und der Außenlärm kann fast ungehindert eindringen (Locher, Barbara; et. al. , 2018). Für An- Bild 1: Prinzipieller Aufbau eines Wandlüfters mit Wärmerückgewinnung Quelle: www.siegenia.com wohner von verkehrsreichen Straßen ist dadurch eine entspannende Freizeit innerhalb der Wohnung behindert und ein erholsamer Nachtschlaf kaum möglich. Zudem stehen auch Sicherheitsaspekte einer unbeaufsichtigten Lüftung durch gekippte Fenster entgegen. Aufgrund ihrer bauphysikalischen Bedeutung wurden Wandlüfter mit WRG an der HF T bereits im Rahmen von anderen Forschungsprojekten untersucht (Ruff, Drechsler, & Zeitler, 2020) und (Drechsler, Reinhold, Ruff, Schneider, & Zeitler, 2022). Dabei wurde an einzelnen Geräten festgestellt, dass die akustischen Eigenschaften nur bei geringer Lüftungsleistung einen hinreichenden Komfort erreichen. Da inzwischen einige Hersteller am Markt tätig sind, die die Tech- BEITRÄGE ZUR ENERGIEWENDE Wandlüfter 34 Sonderausgabe · 2025 TR ANSFORMING CITIES DOI: 10.24053/ TC-2025-0021 nologie weiterentwickelt haben, wurden in einem laufenden Forschungsprojekt mit Förderung durch Vermögen und Bau Baden-Württemberg vier Modelle von verschiedenen Herstellern (Krüger, Jan, 2024) untersucht. 2. Messaufbau und untersuchte Geräte Die untersuchten Geräte ähneln sich in ihrem grundsätzlichen Aufbau, d.h., alle wesentlichen Komponenten sind in einem Rohr untergebracht und in eine Öffnung in der Fassade eingebracht. Eine Übersicht mit einer farbkodierten Modellbezeichnung und einigen wesentlichen Katalogdaten zeigt Tabelle 1. L WA in dB(A) Wandlüfter-Modell A B C D Min. Zuluft 32,2 28,4 28,1 23,7 Min. Abluft 31,6 26,2 30,1 25,8 Max. Zuluft 57,4 51,3 47,8 49,1 Max. Abluft 52,5 47,3 46,6 46,6 Xxxxxxxxxxxxxxx Wandlüfter-Modell A B C D Min. Außenluftvolumenstrom q V,min / m³/ h 15 14 15 16 Max. Außenluftvolumenstrom q V,max / m³/ h 45 45 42 55 Wärmebereitstellungsgrad η WRG / % 72 75 82 80 Tabelle 1: Übersicht der untersuchten Wandlüfter Tabelle 3: Gemessene Schallleistungspegel LWA der untersuchten Wandlüfter Tabelle 2: Norm-Schallpegeldifferenzen Dn,e,w der untersuchten Wandlüfter 3. Akustische Messergebnisse Die gemessenen Norm-Schallpegeldifferenzen an den Geräten mit offenen Lüftungsklappen sind in Tabelle 2 zusammengefasst. Diese variieren erheblich und liegen zwischen 37 und 51 dB und damit in einem Bereich, der auch für übliche Fenster ab der Schallschutzklasse 3 typisch ist. Bild 2: Aufbau eines Wandlüfters im Fenster-Prüfstand Quelle: HFT-Stuttgart Die Messung der abgestrahlten Schallleistung LWA erfolgte im gleichen Prüfstand in verschiedenen Lüftungsstufen. Zum Vergleich sind in Tabelle 3 die Einzahlwerte für die minimale und maximale Lüfterstufe während der Zuluft- und Abluftphase getrennt aufgeführt. Xxxxxxx Wandlüfter-Modell A B C D D n,e,w in dB 37 40 43 51 4. Vergleich mit normativen Anforderungen Die baurechtlich eingeführten Mindestanforderungen an bauakustische Kenngrößen sind in (DIN 4109-1, 2018) definiert. Erhöhte Anforderungen, wie sie z. B. in (DIN 4109-5, 2020) beschrieben werden, sind zwar baurechtlich nicht eingeführt, werden im Bereich von „Komfort-Wohnungen“ aber erwartet. Für den Schutz der Menschen vor Lärm ist der im Gebäude auftretende Schalldruckpegel L i von entscheidender Bedeutung. Dieser Schalldruckpegel wird aus dem maßgeblichen Außenlärmpegel L a sowie der Schalldämmung der Fassade R′ w,ges abgeleitet. Jegliches zusätzliche in die Fassade eingebrachte Element sollte die resultierende Schalldämmung einer bereits bestehenden Fassade nicht wesentlich absenken. Diese Verschlechterung hängt von der Fläche der Fassade und der vorhandenen Fassaden-Schalldämmung R′ w,ges,oL (ohne Lüfter) und von der Norm-Schallpegeldifferenz des Wandlüfters ab (siehe Abbildung 3). Wenn man annimmt, dass eine Verschlechterung der Fassaden-Schalldämmung von <-2 dB gerade noch akzeptabel wäre, verdeutlicht die Grafik, dass damit die meisten der hier untersuchten Wandlüfter nur bei Fassaden mit geringen akustischen Anforderungen eingesetzt werden können. Hingegen wäre für eine Wohnung in einem höher verkehrslärm-belasteten Gebiet beispielsweise mit L a = 75 dB, für die eine Fassade mindestens ein resul- Die akustischen Eigenschaften wurden in einem Aufbau im Fenster-Prüfstand der HFT normgerecht bestimmt. Hierbei wurde der Fensterausschnitt mit einer gut schalldämmenden Leichtbauwand ausgekleidet (Bild 2: Aufbau eines Wandlüfters im Fenster- Prüfstand Bild 2). BEITRÄGE ZUR ENERGIEWENDE Wandlüfter 35 Sonderausgabe · 2025 TR ANSFORMING CITIES DOI: 10.24053/ TC-2025-0021 5. Lüftung, Feuchteschutz und Energieeinsparung Für die Gesundheit und Lebensqualität der in den Gebäuden wohnenden Menschen sowie zur Regulierung der Luftfeuchtigkeit muss ein regelmäßiger Luftaustausch mit Frischluft aus dem Außenbereich sichergestellt werden. Der Umfang der nötigen Lüftung hängt von vielen Parametern wie z. B. der Wohnfläche und Anzahl der Bewohner sowie ihren Aktivitäten ab und ist in Deutschland in (DIN 1946- 6, 2019) näher beschrieben. Beispielhaft wurde dies in (Krüger, Jan, 2024) für zwei sehr unterschiedliche Nutzungseinheiten (NE) näher betrachtet. Berechnet man nun aus der gemessenen Schallleistung L WA den L AF,max,n der Geräte in den verschiedenen Betriebszuständen ( Tabelle 5), so wird klar, dass in der höchsten Lüftungsstufe kein Gerät die Mindestanforderung einhält. In der niedrigsten Lüftungsstufe hingegen ist für alle Geräte zumindest nachts ein Dauerbetrieb er träglich und für Modell B und D kann sogar von einer hohen akustischen Zufriedenheit ausgegangen werden. Neben dem gemittelten Innen-Schalldruckpegel L i ist der nach (DIN 4109 -1, 2018) maximale Schalldruckpegel L A F,max ,n für die Bewertung der Schallemission des Lüftungsgerätes während des Betriebes die maßgebliche Größe. Er kann nach (Krüger, Jan, 2024) näherungsweise aus dem im Labor gemessenen Schallleistungspegel LWA abgeleitet werden. Da bei allen untersuchten Geräten keine ausgeprägten tempo-rären Spitzen im Schalldruckverlauf vorlagen, kann man weiterhin davon ausgehen, dass L AF,max,n ≈ L AF,n gilt. Die sich damit ergebenden Anforderungen sind in Tabelle 4 zusammengefasst. tierendes Schalldämm-Maß von 45 dB haben sollte, lediglich das Modell D geeignet. Bild 3: Verschlechterung des bewerteten Schalldämm-Maßes ∆R ‘ w,ges in Abhängigkeit des Schalldämm-Maßes der Außenwand bei einer Fassadenfläche von 7,5 m 2 bei den untersuchten Wandlüftern Vorschrift L AF,max,n Anforderung in dB(A) DIN 4109-1 «Mindestanforderung» ≤ 35 DIN 4109-5 «bei Dauergeräuschen nachts» ≤ 30 DEGA 104 EW3 «hohe Zufriedenheit» ≤ 25 Tabelle 4: Anforderungen an den maximalen A-bewerteten Schalldruckpegel in Wohngebäuden Tabelle 6: Berechnete Lüftungsdaten von zwei unterschiedlichen neu erstellten Gebäuden L AF,max,n in dB(A) Wandlüfter-Modell A B C D Min. Zuluft 28,2 24,4 24,1 19,7 Min. Abluft 27,6 22,2 26,1 21,8 Max. Zuluft 53,4 47,3 43,8 45,1 Max. Abluft 48,5 43,3 42,6 42,6 Tabelle 5: Berechnete maximale A-bewertete Schalldruckpegel der untersuchten Wandlüfter Berechnung nach (DIN 1946- 6, 2019) Gleichung (8) 3-Zimmer-Wohnung in Mehrfamilienhaus Freistehendes Einfamilienhaus Wohnfläche A NE [m 2 ] 77 214 Luftvolumenstrom zum Feuchteschutz q V,ges,NE,FL [m 3 / h] 26 33 Luftvolumenstrom für reduzierte Lüftung q V,ges,NE,RL [m 3 / h] 61 116 Luftvolumenstrom für Nennlüftung 88 166 Tabelle 6 enthält die Daten und Ergebnisse der Berechnungen der verschiedenen Luftvolumenströme, die mit den in Tabelle 1 angegebene Außenluftvolumenströmen mit einem Wandlüfter pro Raum nicht direkt erreicht werden. Geht man jedoch davon aus, dass durch zumindest zeitweise geöffnete Türen ein effektiver Luftaustausch innerhalb der Wohneinheit stattfindet, so kann immerhin ein Feuchteschutz nach (DIN 1946-6, 2019) sichergestellt werden. Je nach Belegung und Abwesenheit der Bewohnerinnen und Bewohner dürfte sogar eine reduzierte Lüftung möglich sein. Nicht zuletzt kann zudem durch eine BEITRÄGE ZUR ENERGIEWENDE Wandlüfter 36 Sonderausgabe · 2025 TR ANSFORMING CITIES DOI: 10.24053/ TC-2025-0021 programmierbare zeitliche Steuerung der Wandlüfter, z. B. in einem Schlafzimmer (niedrigste Stufe in der Nacht und höchste Stufe bei Abwesenheit tagsüber), ein akustischer Komfort mit den Vorteilen einer automatischen Lüftung verbunden werden. Um die Energieeinsparung durch die Reduzierung der Lüftungswärmeverluste zu quantifizieren, wurden in Tabelle 7 wesentliche Kenndaten der oben beschriebenen NE für eine angenommene manuelle Fensterlüftung gegenübergestellt. Tabelle 7: Berechnete Daten von zwei unterschiedlichen neu erstellten Gebäuden mit Fensterlüftung Berechnung nach (DIN 1946-6, 2019) Gleichung (8) 3-Zimmer-Wohnung in Mehrfamilienhaus Freistehendes Einfamilienhaus Wohnfläche A [m 2 ] 77 214 Transmissionswärmeverlust Q T [kWh/ a] 2.480 11.053 Lüftungswärmeverlust Q V [kWh/ a] 1.755 8.577 Flächenbezogener jährlicher Lüftungswärmeverlust [kWh/ m 2 a] 23 40 Anteil des Lüftungswärmeverlusts am gesamten Wärmeverlust [%] 41 44 Potenzial zur Reduzierung der Gesamt- Wärmeverluste bei Einsatz einer mechanischen Lüftung mit η WRG ≈ 75 % 31 33 In beiden NE erreicht der Anteil der Nenn-Lüftungswärmeverluste mehr als 40 % an den gesamten Wärmeverlusten. Mit den untersuchten Wandlüftern wird ein Wärmebereitstellungsgrad von ca. η WRG ≈ 75 % selbst nach Abzug des relativ geringen eigenen Strombedarfs erreicht. Dies würde bedeuten, dass durch die mechanische Lüftung mit WRG der nötige Heiz- Energiebedarf um mindestens 30 % verringert werden könnte. 6. Zusammenfassung Die Wärmeverluste durch traditionelle Fensterlüftung in gut gedämmten Wohnungen und Häusern übersteigen 40 % der gesamten Wärmeverluste. Diese Verluste können mit kleinen dezentralen Lüftungsgeräten nicht nur im Neubau, sondern auch in der Sanierung von Bestandsbauten wesentlich verringert und gleichzeitig der Lüftungskomfort verbessert werden. Zudem gelingt zuverlässig der Schutz vor Schimmel und die Sicherheit gegen Einbruch wird ebenfalls verbessert. Die akustischen Defizite beim Eigengeräusch und der Schalldämmung können heute mit modernen Geräten und optimaler Betriebsstrategie in vielen Einsatzfällen bereits auf ein komfortables Niveau gesenkt werden. LITERATUR DIN 1946-6. (2019). Raumlufttechnik - Teil 6: Lüftung von Wohnungen - Allgemeine An-forderungen, Anforderungen an die Auslegung, Ausführung, Inbetriebnahme und Übergabe sowie Instandhaltung. DIN 4109-1. (2018). Schallschutz im Hochbau - Teil 1: Mindestanforderungen. Berlin: Beuth Verlag GmbH. DIN 4109-5. (2020). Schallschutz im Hochbau - Teil 5: Erhöhte Anforderungen. Drechsler, A., Reinhold, S., Ruff, A., Schneider, M., & Zeitler, B. (2022). Airborne Sound Insulation of Sustainable Building Facades. In V. Coors, D. Pietruschka, & B. Zeitler, iCity. Transformative Research for the Livable, Intelligent, and Sustainable City (S. 335-357). Berlin: Springer. Krüger, Jan. (2024). Wand-Pendellüfter - Möglichkeiten und Grenzen bei Schall, Feuchte und Energieeinsparung. Forum Holzbau. Friedrichshafen. Locher, Barbara; et. al. (2018). Differences between Outdoor and Indoor Sound Levels for Open, Tilted, and Closed Windows. International Journal of Environmental Research and Public Health, 149, 15. Ruff, A., Drechsler, A., & Zeitler, B. (2020). Untersuchungen zur Schallleistung und -dämmung eines dezentralen Lüftungsgerätes. DAGA. Hannover. AUTOR: INNEN Dr.-Ing. Jan Krüger Mitarbeiter des Kompetenzzentrums Hochschule für Technik (HFT) Stuttgart „Zentrum für Akustische und Thermische Bauphysik“ (ZFB) Schellingstraße 24, 70174 Stuttgart jan.krueger@hft-stuttgart.de Prof. Dr.-Ing. Berndt Zeitler Sprecher des Kompetenzzentrums Hochschule für Technik (HFT) Stuttgart „Zentrum für Akustische und Thermische Bauphysik“ (ZFB) und Stellvertretender Direktor des Instituts für angewandte Forschung (IAF) Schellingstraße 24, 70174 Stuttgart berndt.zeitler@hft-stuttgart.de BEITRÄGE ZUR ENERGIEWENDE Wandlüfter 37 Sonderausgabe · 2025 TR ANSFORMING CITIES DOI: 10.24053/ TC-2025-0021