Betriebsoptimierung Lüftung und Klima: Weniger Luft, mehr Wirkung

Lüftungs- und Klimaanlagen gehören in Bürogebäuden, Hotels, Schulen und Spitälern zu den grössten Stromverbrauchern. Gleichzeitig ist die Lüftung das Gewerk, bei dem die Diskrepanz zwischen Auslegung und realem Betrieb am häufigsten und am grössten ist. Studien zeigen, dass über 90 Prozent der untersuchten Anlagen nicht optimal betrieben werden (illustrativer Erfahrungswert aus Branchenstudien). Die gute Nachricht: Genau deshalb liegt hier enormes Einsparpotenzial, oft zwischen 20 und 50 Prozent, und ein grosser Teil davon lässt sich durch reine Betriebsoptimierung heben, ohne dass die Anlage selbst ausgetauscht werden muss.

In diesem zweiten Teil unserer Serie «Betriebsoptimierung pro Gewerk» schauen wir uns an, wo die fünf grössten Hebel bei Lüftung und Klima liegen und warum gerade dieses Gewerk so viel ungenutztes Potenzial birgt.

Warum die Lüftung so anfällig für Ineffizienz ist

Die Erklärung ist im Grunde einfach. Lüftungsanlagen werden auf einen Worst Case ausgelegt: maximale Belegung, maximale innere Lasten, höchste Aussentemperatur. Dieser Zustand tritt in der Praxis aber nur an wenigen Stunden im Jahr auf. Den Rest der Zeit läuft die Anlage mit einer Last, die weit unter dem Auslegungswert liegt, oft bei 30 bis 60 Prozent. Wenn dann keine bedarfsgerechte Regelung vorhanden ist, fördert die Anlage trotzdem das volle Luftvolumen. Das kostet Ventilatorstrom, Heiz- und Kühlenergie und erzeugt unnötigen Lärm.

Dazu kommt ein zweiter Effekt: Viele Lüftungsanlagen laufen schlicht zu lange. Sie starten morgens vor der Nutzung und schalten abends erst Stunden nach dem letzten Mitarbeiter ab, weil die Zeitprogramme nie an die heutige Nutzung angepasst wurden. In manchen Fällen laufen sie sogar rund um die Uhr, weil irgendwann einmal ein Grund dafür bestand, der längst nicht mehr existiert.

Hebel 1: Betriebszeiten an die reale Nutzung koppeln

Der einfachste und oft wirksamste Schritt: Laufzeiten prüfen und an die tatsächliche Gebäudenutzung anpassen. In Bürogebäuden bedeutet das: Abends, nachts, an Wochenenden und während Ferienzeiten konsequent abschalten oder in den Minimalbetrieb wechseln. Die Einsparung liegt erfahrungsgemäss bei 20 bis 40 Prozent des Lüftungsstromverbrauchs (illustrativ), einfach weil die Anlage in den ungenutzten Stunden nicht mehr arbeitet.

Wichtig dabei: Der Anlaufzeitpunkt muss so gesetzt werden, dass die Raumluftqualität bei Nutzungsbeginn stimmt. Moderne Regelungen bieten Vorspülprogramme, die das automatisch berechnen. Bei älteren Systemen muss man den Vorlauf von Hand einstellen und testen. Und auch hier gilt: Ferienkalender und Sonderbetriebstage müssen gepflegt werden. Ein nicht gepflegter Ferienkalender kostet in einem mittelgrossen Bürogebäude schnell mehrere tausend Franken pro Jahr an unnötigem Betrieb.

Hebel 2: Luftmengen reduzieren

Hier steckt in vielen Anlagen das grösste Einzelpotenzial. Der Volumenstrom bestimmt direkt den Energieverbrauch der Ventilatoren, und dieser steigt physikalisch mit der dritten Potenz der Drehzahl. Das heisst: Wer den Luftvolumenstrom um 20 Prozent senkt, spart rund 50 Prozent Ventilatorstrom. Das ist keine Theorie, sondern ein physikalisches Gesetz (Affinitätsgesetz).

In der Praxis bedeutet das: Zuerst prüfen, ob der tatsächlich benötigte Luftwechsel wirklich dem entspricht, was die Anlage fördert. In vielen Fällen wurde bei der Auslegung grosszügig gerechnet, und die heutige Nutzung verlangt deutlich weniger. Dann prüfen, ob die Anlage stufenweise oder stufenlos regelbar ist. Anlagen mit Frequenzumrichter (FU) können den Volumenstrom direkt an den Bedarf anpassen. Bei Anlagen ohne FU lohnt sich eine Nachrüstung fast immer, weil die Stromersparnis die Investition in der Regel innerhalb eines Jahres zurückzahlt.

Noch effektiver wird es in Kombination mit einer bedarfsgerechten Regelung über CO₂-Sensoren oder Präsenzmelder. Dann liefert die Anlage automatisch nur so viel Frischluft, wie die tatsächliche Belegung verlangt. In variabel belegten Räumen wie Sitzungszimmern, Hörsälen oder Mehrzweckräumen ist das besonders wirkungsvoll.

Hebel 3: Wärmerückgewinnung prüfen

Die Wärmerückgewinnung (WRG) ist eine der effektivsten Komponenten einer Lüftungsanlage. Moderne Systeme erreichen auf dem Datenblatt thermische Rückgewinnungsgrade von 80 bis 90 Prozent. In der Praxis sieht es häufig anders aus. Messungen im Bestand zeigen regelmässig Wirkungsgrade von nur 40 bis 60 Prozent (illustrativ). Die Differenz zwischen Soll und Ist bedeutet bares Geld, weil die fehlende Rückwärme durch die Heizung kompensiert werden muss.

Die Ursachen sind fast immer dieselben: verschmutzte oder verstopfte Wärmetauscher, verbrauchte oder fehlende Filter vor dem Tauscher, defekte oder klemmende Bypassklappen, die den Tauscher umgehen, und falsch eingestellte Regelungen, die die WRG zu früh abschalten. Jede dieser Ursachen ist vermeidbar und mit überschaubarem Aufwand behebbar.

Der wichtigste Prüfpunkt: die Temperaturen vor und nach dem Wärmetauscher im laufenden Betrieb messen und den tatsächlichen Rückgewinnungsgrad ausrechnen. Liegt er deutlich unter dem Datenblattwert, ist Handlungsbedarf. Die Reinigung eines Plattenwärmetauschers oder der Austausch verbrauchter Filter kann den Wirkungsgrad sofort um 10 bis 20 Prozentpunkte anheben. Das kostet wenig und bringt viel.

Hebel 4: Free Cooling und Nachtauskühlung nutzen

Free Cooling bedeutet: kühle Aussenluft direkt zur Kühlung nutzen, anstatt die Kältemaschine laufen zu lassen. Viele Anlagen haben diese Funktion hardwareseitig eingebaut, aber sie ist nicht aktiviert oder die Freigabebedingungen sind falsch gesetzt. Das ist verschenktes Potenzial, weil die Kältemaschine in den Übergangszeiten und an kühlen Sommernächten komplett ausgeschaltet bleiben könnte.

Die Nachtauskühlung geht einen Schritt weiter: In den kühlen Nachtstunden wird die Gebäudemasse (Betondecken, Wände) aktiv heruntergekühlt, sodass die Kühllast am folgenden Tag deutlich geringer ausfällt. Die Ventilatoren laufen dafür einige Stunden mit erhöhtem Volumenstrom, verbrauchen aber nur einen Bruchteil dessen, was die Kältemaschine tagsüber kosten würde. Die Einsparung bei der Kühlenergie liegt erfahrungsgemäss bei rund 30 Prozent (illustrativ), sofern das Gebäude eine ausreichende thermische Masse mitbringt.

Beide Funktionen lassen sich in den meisten bestehenden Anlagen aktivieren oder nachrüsten, ohne tiefgreifende Eingriffe in die Hardware.

Hebel 5: Bedarfsregelung einführen

Der konsequenteste Schritt ist die vollständige Bedarfsregelung. Dabei steuern CO₂-Sensoren, Feuchtesensoren oder Präsenzmelder den Volumenstrom in Echtzeit. Die Anlage liefert nicht einen festen Wert, sondern genau so viel Frischluft, wie gerade gebraucht wird. In Räumen, die leer sind, sinkt der Volumenstrom auf ein Minimum. In voll besetzten Räumen steigt er auf den Auslegungswert. Dazwischen wird stufenlos interpoliert.

Der Effekt ist doppelt: Weniger Ventilatorstrom und weniger Heiz- und Kühlenergie, weil nur die tatsächlich geförderte Luft konditioniert werden muss. In variabel belegten Gebäuden wie Schulen, Hotels oder Büros mit flexiblen Arbeitsplätzen ist die Bedarfsregelung der wirksamste Einzelhebel.

Die Nachrüstung von CO₂-Sensoren in Abluftkanälen oder einzelnen Zonen ist technisch unkompliziert und wirtschaftlich attraktiv, besonders in Kombination mit einer vorhandenen Gebäudeautomation.

Die häufigsten Fehler in der Praxis

Neben den fünf Hebeln gibt es einige Fehler, die in Lüftungsanlagen immer wieder auftauchen und die man bei jeder Betriebsoptimierung prüfen sollte. Die Zulufttemperatur wird unnötig hoch oder tief gefahren, ohne dass der Raum das verlangt. Die Kanalverbindungen sind undicht, sodass ein Teil der konditionierten Luft auf dem Weg verloren geht. Keilriemen an älteren Ventilatoren rutschen durch, sodass die Drehzahl unter dem Sollwert liegt und die Förderleistung nicht stimmt. Und ganz grundsätzlich: Viele Anlagen werden nie systematisch überprüft, weil die Zuständigkeit unklar ist oder das Betriebspersonal andere Prioritäten hat.

Die Reihenfolge macht den Unterschied

Auch bei der Lüftung empfiehlt sich ein strukturiertes Vorgehen. Zuerst die Betriebszeiten prüfen und anpassen, weil das am schnellsten geht und sofort wirkt. Dann den WRG-Wirkungsgrad messen und bei Bedarf Tauscher und Filter instand setzen. Anschliessend die Luftmengen prüfen und reduzieren, idealerweise in Kombination mit einer Frequenzumrichter-Regelung. Danach Free Cooling und Nachtauskühlung aktivieren. Und zum Schluss die Bedarfsregelung nachrüsten, wo es sich wirtschaftlich lohnt.

Jeder dieser Schritte ist für sich genommen wirkungsvoll. Zusammen ergeben sie ein System, das deutlich weniger Energie verbraucht, ohne dass der Komfort leidet.

Fazit

Lüftung und Klima sind das Gewerk, bei dem die Lücke zwischen Planung und Betrieb am grössten ist. Genau deshalb ist das Optimierungspotenzial so hoch. Betriebszeiten, Luftmengen, Wärmerückgewinnung, Free Cooling und Bedarfsregelung: fünf Hebel, die in den meisten Gebäuden nicht voll ausgeschöpft sind. Die Massnahmen sind überwiegend gering investiv und schnell wirksam.

Im nächsten Teil der Serie schauen wir uns die Kälte an: Kälteerzeugung, Rückkühlung, simultaner Heiz-/Kühlbetrieb und die Frage, warum viele Kältemaschinen im Teillastbereich viel zu ineffizient laufen.

Quellen

• SIA 382/1:2014 Lüftungs- und Klimaanlagen, Allgemeine Grundlagen und Anforderungen (SIA)
• SIA 2024:2015 Standard-Nutzungsbedingungen für die Energie- und Gebäudetechnik (SIA)
• EN 16798-3:2017 Energetische Bewertung von Gebäuden, Lüftung für Nichtwohngebäude (CEN)
• EN 13779:2007 Lüftung von Nichtwohngebäuden, Leistungsanforderungen (CEN, Vorgänger)
• MuKEn 2014 Mustervorschriften der Kantone im Energiebereich (EnDK)
• Belimo RetroFIT+ Nachrüstprogramm für kommunikative Antriebe und Ventile in Lüftungs- und Klimaanlagen (belimo.com/ch/de_CH/products/retrofit-plus)
• EnergieSchweiz / BFE Förderprogramme und Praxishilfen zur Betriebsoptimierung (energieschweiz.ch)