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Mit Blick auf höhere Energieeffizienz bei Gebäuden sowie gestiegene Komfortansprüche der Bewohner rückt auch die Dunstabzugshaube in den wissenschaftlichen Fokus. Das Passivhaus Institut hat dazu mit dem Institut für Technische Gebäudeausrichtung Dresden (ITG), dem Institut für Holztechnologie Dresden (IHD) sowie der Firma Naber unterschiedliche Dunstabzugssysteme untersucht. Auch die Wechselwirkung mit dem Gebäude war Gegenstand der Studie.
Kompakt zusammengefasst
■ Die Bauform einer Dunstabzugshaube und ihre Anordnung im Raum haben erheblichen Einfluss darauf, wie viel Wrasen erfasst wird und welcher Volumenstrom hierfür erforderlich ist. Vorteile haben an der Wand montierte Dunstabzugshauben.
■ Bei Gebäuden mit sehr geringem Heizwärmebedarf und einer mechanischen Wohnungslüftung empfiehlt das Passivhaus Institut, Umluftsysteme einzubauen.
■ Bei Abluftsystemen kann der spezifische zusätzliche Wärmeverluste den bei Passivhäusern maximal zulässigen Heizwärmebedarf überschreiten.
■ Bei sehr kleinen Wohneinheiten und bei sehr dichten Gebäuden ist ein Außenluftdurchlass mit einem runden Querschnitt von 10,5 cm nicht ausreichend, um zulässige bzw. kritische Unterdrücke zu verhindern.
Die meisten Dunstabzugssysteme können wahlweise als Umluft- oder Abluftgerät betrieben werden. Im Abluftbetrieb wird der erfasste Kochwrasen nach außen geführt. Der Abluftvolumenstrom muss dem Raum mit geeigneten Maßnahmen wieder zugeführt werden. Welches System im Einzelfall zu empfehlen ist hängt von verschiedenen Faktoren ab:
Ist eine kontrollierte Wohnraumlüftung vorhanden und wird durch einen Grundluftwechsel in der Küche für eine Abfuhr der Feuchtelasten gesorgt, so wird gerade für Gebäude mit sehr geringem Heizwärmebedarf (Passivhaus oder Effizienzhaus 40), eine Umlufthaube empfohlen. Die Vorteile sind: keine zusätzlichen Lüftungswärmeverluste sowie ein geringerer baulicher Aufwand bei der Installation.
Wer jedoch ein Abluftsystem bevorzugt, z. B. aufgrund des geringen Wartungsaufwands, muss darauf nicht verzichten. In [2] werden Empfehlungen bezüglich der Auswahl effizienter Systeme sowie Hinweise zur korrekten Berücksichtigung in der Gebäudeenergiebilanz gegeben.
![2 Für die Erfassung des Kochwrasens durch Dunstabzugssysteme liegen keine standardisierten Untersuchungsmethoden vor. Im Rahmen der Studie [1] wurde deshalb ein auf einer optischen Auswertung basierendes neues Verfahren erprobt.](/sites/default/files/styles/aurora_default/public/aurora/2019/11/12344.jpeg?itok=2-PlmiFU)
Bild: Passivhaus Institut
Technische Bewertung
Erfassung des Kochwrasens
Bei der Auseinandersetzung mit der Erfassung des Kochwrasens im Rahmen der Studie [1] wurde deutlich, dass bisher zu dieser wesentlichen Eigenschaft von Dunstabzugssystemen keine standardisierten Untersuchungsmethoden vorliegen. Entsprechend wird in eingeführten Bewertungsverfahren und Gerätekennzeichnungen (z. B. nach [3] oder [4]) die Erfassung bisher nicht ausreichend berücksichtigt.
Im Rahmen der Studie [1] wurde deshalb ein auf einer optischen Auswertung basierendes neues Verfahren erprobt, um die Wirksamkeit und Unterschiede der Dunstabzugssysteme bezüglich ihrer Erfassung aufzuzeigen (2). Bei dem Verfahren wird Wasserdampf unter definierten Bedingungen freigesetzt und bewertet, ob die Wasserdampfschwaden vollständig von der Dunstabzugshaube erfasst werden.
Um den Kochwrasen fotografisch sichtbar zu machen, wurde eine Digitalkamera mit hoher Kontrasteinstellung verwendet. Der Wasserdampf wird durch einen mit Wasser gefüllten Kochtopf bei definierter Leistung des Kochfelds erzeugt (maximale Stufe). Die Position des Topfes entspricht hierbei den Vorgaben der DIN EN 61 591.
(3) zeigt die Ergebnisse einer fotografischen Auswertung. Ein Bild wird hierbei aus bis zu 50 Einzelbildern durch eine Bildverarbeitung erzeugt. Die hellen Bereiche sind die Bereiche, wo im Laufe des Versuchs häufig Wrasen auftrat. Bei der getesteten Wandhaube konnte eine vollständige Wrasenerfassung bereits bei Stufe 2 erzielt werden.
Bei den untersuchten Systemen unterschied sich der erforderliche Luftstrom um bis zu 60 %. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass an der Wand montierte Dunstabzugshauben im Vergleich zu Kochfeldabsaugungen eine vergleichbare Wrasenerfassung mit deutlich geringeren Luftströmen erzielen.
Bild: Passivhaus Institut
Elektrische Leistungsaufnahme
Umluftsysteme müssen bisher nach [3] nicht angezeigt werden, dabei ist die elektrische Leistungsaufnahme dieser Systeme in der Regel höher als in der Abluft-Ausführung. Auch für Umluft-Dunstabzugssysteme sollte deshalb eine Kennzeichnungspflicht bestehen bzw. eingeführt werden.
Wie exemplarische Untersuchungen an Abluft-Dunstabzugssystemen zeigen, werden bedeutende Unterschiede in der elektrischen Leistungsaufnahme mit der Kenngröße fluiddynamische Effizienz FDE nicht abgebildet (4). Deutlich effizientere EC-Gebläse, welche insbesondere im Teillastbetrieb Vorteile haben, werden mit der Kenngröße nicht adäquat bewertet. Durch einen breiteren Einsatz effizienter EC-Gebläse und strömungstechnisch optimierte Dunstabzugssysteme sind deutliche Einsparungen beim Strombedarf zu erwarten.
Bild: Passivhaus Institut
Relative Luftfeuchtigkeit
Ausgehend von einem erwarteten höheren Schimmelpilzrisiko durch die Feuchtigkeit, die durch den Kochvorgang an die Raumluft abgegeben wird, wurde im Rahmen des Forschungsvorhabens eine Parameterstudie zur Entwicklung der relativen Feuchtigkeit durchgeführt. Untersucht wurde, welcher ergänzende Luftwechsel zur Kompensation der zusätzlichen Feuchtequelle erforderlich ist, damit weiterhin kein Schimmelpilzrisiko besteht.
Folgende Ergebnisse und Erkenntnisse können aus der Parameterstudie zusammengefasst werden:
Des Weiteren wurde die Entwicklung der relativen Feuchtigkeit im bzw. unterhalb des Korpus untersucht. Gegenstand der Untersuchung war ein bereits von vielen Marktbeteiligten als kritisch eingestuftes System der Kochfeldabsaugung im Umluftbetrieb, wobei der Kochwrasen nach unten in den Sockelbereich des Unterschranks geführt und dort ausgeblasen wird, ohne den Kochwrasen über einen Kanal aus dem Sockelbereich herauszuführen.
Wie erwartet, muss diese Lösung als kritisch eingestuft werden. Sogar ohne Außenwände oder Wärmebrücken im Sockelbereich kann sich die relative Feuchtigkeit an den Oberflächen auf 80 bis 100 % erhöhen. Damit ist die Voraussetzung für Schimmelpilzwachstum bereits für den bauphysikalisch vergleichsweise unkritischen Fall gegeben.
Wechselwirkungen mit anderen TGA-Systemen
Ausgehend von normativen Anforderungen bezüglich des maximal zulässigen Unterdrucks
wurde eine Variantenuntersuchung bezüglich der möglichen Einhaltung der Unterdrücke für eine Abluft-Dunstabzugshaube mit Nachströmung über einen marktüblichen steuerbaren Außenluftdurchlass mit einem runden Querschnitt von 10,5 cm durchgeführt.
Folgende Erkenntnisse können aus den Ergebnissen der Untersuchung abgeleitet werden (Außenluftdurchlass mit Durchmesser: 10,5 cm):
Zudem wurden erforderliche Querschnittsdurchmesser für eine ausreichende Nachströmung abhängig von der Wohnungsgröße und dem Luftdichtheitskennwert berechnet und eine Matrix zusammengestellt [1]. Oder es wird durch ein gekipptes Fenster für eine ausreichende Luftnachströmung gesorgt und ein Fensterkontaktschalter stellt sicher, dass die Dunstabzugshaube ausschließlich bei geöffnetem Fenster betrieben werden kann.
Energetische Bewertung
Abluft-Dunstabzugshaube verursachen zusätzliche Wärmeverluste (durch den Abluftbetrieb des Dunstabzugssystems, durch ungewollten Luftaustausch außerhalb des Betriebs und durch zusätzliche Transmissionswärmeverluste von Verschlussklappen), die sich abhängig von den Nutzungsgewohnheiten auf 450 bis rund 900 kWh/a je Wohnungsküche mit Abluft-Dunstabzugssystem summieren können. Überraschend stellt davon der Infiltrationsverlust bei Annahme marktgängiger Produkten einen maßgeblichen Beitrag. Neuere Produkte mit aufwendigeren Verschlusssystemen lassen deutlich geringere Infiltrationsverluste erwarten.
Besonderheiten für energieeffiziente Gebäude
Abhängig von der Wohnungsgröße (Annahme: zwischen 40 und 160 m2) beträgt der spezifische zusätzliche Wärmeverluste bei Abluft-Dunstabzugssystem demnach zwischen 3 und 23 kWh/(m2 ∙ a). Bei nahezu der Hälfe aller Wohneinheiten in Deutschland handelt es sich um eher kleinere Wohnungen. Werden nur kleinere Wohnungen betrachtet (mit 40 bzw.60 m2), beträgt der zu erwartende Wärmeverlust zwischen 7 und 23 kWh/(m2 ∙ a). Zum Vergleich: Bei Passivhäusern beträgt der Heizwärmebedarf maximal 15 kWh/(m2 ∙ a).
Die Untersuchungen zeigen, dass der energetische Einfluss von Abluft-Dunstabzugssystemen insbesondere bei kleinen Wohnungen in Gebäuden mit sehr geringem Heizwärmebedarf maßgeblich werden kann.
Die Empfehlungen für Gebäude mit sehr geringem Heizwärmebedarf sind deshalb:
zu beachten (u. a. müssen Abluftöffnung und gegebenenfalls Nachströmöffnungen mit dicht schließenden Abschlüssen versehen werden).
Kaum Kostenunterschiede
Bei der Betrachtung der Gesamtkosten unterscheiden sich die beiden Systeme Abluft und Umluft kaum: Während bei Umluftsystemen jährliche Kosten für den Wechsel des Aktivkohlefilters anfallen, liegen Abluftsysteme bei den Installationskosten etwas höher und verursachen aufgrund der zusätzlichen Lüftungswärmeverluste höhere Heizenergiekosten.
Literatur
[1] Endbericht der „Studie zur technischen, energetischen und wirtschaftlichen Bewertung von Abluft- und Umluft-Dunstabzugshauben in Wohnküchen in energieeffizienten Gebäuden“. Passivhaus Institut, Institut für Technische Gebäudeausrüstung Dresden, Institut für Holztechnologie Dresden, Naber GmbH, Dezember 2018. Veröffentlicht vom Fraunhofer IRB Verlag
[2] Leitfaden: Dunstabzugshauben für Wohnküchen in Passivhäusern: Darmstadt:; Passivhaus Institut; 2019. Download auf www.passiv.de (Publikationen & Tools | Fachliteratur und Projektberichte | Forschungsarbeiten | Lüftung)
[3] Delegierte Verordnung (EU) Nr. 65/2014 der Kommission vom 1. Oktober 2013 zur Ergänzung der Richtlinie 2010/30/EU des Europäischen Parlaments und des Rates im Hinblick auf die Energieverbrauchskennzeichnung von Haushaltsbacköfen und -dunstabzugshauben. Amtsblatt der Europäischen Union L 29/1 vom 31. Januar 2014, Download auf www.eur-lex.europa.eu
[4] DIN EN 61 591 Haushalt-Dunstabzugshauben – Verfahren zur Messung der Gebrauchseigenschaft. Berlin: Beuth Verlag, März 2016 und Entwurf Mai 2018
