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Autoren
OldBo
19.03.2018
Der hier angesprochene Luftbrunnen ist vom Prinzip her eine Außenluftansaugung durch ein Kiesbett, der einer kontrollierten Wohnungslüftung (KWL) vorgeschaltet wird. Bei der Anordnung des Erdluftbrunnens ist darauf zu achten, dass möglichst keine Verunreinigungen (z. B. Autoabgase) in das Kiesbett bzw. in die Erdkanäle gelangen können. Deswegen sollte das Ansaugbett nicht an einer Hauptverkehrsstraße oder wenigstens von der Hauptwindrichtung abgewendeten Seite angeordnet werden.
Luftbrunnen
 Luftbrunnen
Quelle: Dipl. Ing. Franz Lischka
Funktionsschema eines Luftbrunnens
 Funktionsschema eines Luftbrunnens
Radonabgedichteter Luftbrunnen
 Radonabgedichteter Luftbrunnen
Quelle: Clemens Simon
Bau eines Luftbrunnens
 Bau eines Luftbrunnens
Quelle: Dipl. Ing. Franz Lischka
Multiboden HKL vereint Heizen, Kühlen, Lüften und Verkabeln in einem System
 Multiboden HKL vereint Heizen, Kühlen, Lüften und Verkabeln in einem System
Quelle: ClimaLevel Energiesysteme GmbH
Beispiel für den Aufbau eines Luftbrunnens
 Beispiel für den Aufbau eines Luftbrunnens
Quelle: Dipl. Ing. Franz Lischka
Der (Erd)Luftbrunnen ist eine besondere Art von Erdwärmetauscher und eine Weiterentwicklung des richtigen Luftbrunnens. Wobei der Begriff "Brunnen" darauf beruht, dass in dieser Einrichtung aufgrund der Kondensation warmer Luft Wasser gewonnen werden kann. Der Luftbrunnen ist keine neue Erfindung. Schon in der Antike wurden solche Systeme hauptsächlich zur Kühlung von Gebäuden in den heißen Ländern eingesetzt. Außerdem kann über diese Technologie aus der Feuchtigkeit der Luft Trinkwasser gewonnen werden.

Der hier angesprochene Luftbrunnen ist vom Prinzip her eine Außenluftansaugung durch ein Kiesbett, der einer kontrollierten Wohnungslüftung (KWL) vorgeschaltet wird. Bei der Anordnung des Erdluftbrunnens ist darauf zu achten, dass möglichst keine Verunreinigungen (z. B. Autoabgase) in das Kiesbett bzw. in die Erdkanäle gelangen können. Deswegen sollte das Ansaugbett nicht an einer Hauptverkehrsstraße oder wenigstens von der Hauptwindrichtung abgewendeten Seite angeordnet werden.

Im Winter wird die sehr kalte Außenluft nicht direkt in das Gebäude geführt, sondern durch den Luftbrunnen, wo z. B. –12 °C kalte Außenluft auf über 0 °C, vorerwärmt wird. Mit Solarluftkollektoren wäre das nur bedingt möglich, da diese lediglich dann funktionieren, wenn im Winter die Sonne scheint.

Im Sommer wirkt der Luftbrunnen entgegengesetzt und sorgt für eine ökologische Kühlung des Gebäudes, denn die warme Außenluft (z. B. 30°C Außentemperatur) kommt mit ca. 16 °C Einströmtemperatur in die Anlage.

Durch die natürlichen Filtermaterialien wie Kies, Sand und Erde befreit der Luftbrunnen die Außenluft kontinuierlich von Verunreinigungen wie Blütenpollen, Ozon und Bakterien. Die trockene Außenluft wird im Winter kontinuierlich befeuchtet und im Sommer entzieht der Naturfilter der teils sehr feuchten Außenluft einen Teil der Feuchtigkeit (Entfeuchtung).

1964 wurde von der Firma Rudolf Otto Meyer der Erdluftbrunnen patentiert.

Aufbau und Funktion eines Luftbrunnens

Für das Kiesbett wird möglichst nahe am Gebäude ein ca. 3 m tiefer und 1 bis max. 2 m breiter Graben ausgehoben. Die Länge des Kiesbettes wird nach dem zu fördernden Luftvolumen ausgelegt. Überschlägig rechnet man je 100 m³ zu beförderndes Luftvolumen mit 3 bis 5 m Länge (je nach Breite). Bei kleineren Luftvolumen sollte die Breit bei 1 m liegen.

Achtung: Bei den Ausschachtungsarbeiten sind die "Sicherheitshinweise für Baugruben und Gräben" bzw. "Böschungen, Verbau, Arbeitsraumbreiten nach DIN 4124" zu beachten.

Wichtig ist die die Größe der Kontaktfläche zum bestehenden Erdreich. Die Wände des Grabens werden mit einem Teichvlies (oder auch Straßenbauvlies) ausgekleidet, damit nur wenige Bodenpartikel eingespült und keine Wurzeln reinwachsen können. Die Drainagerohre werden auf der Sohle, die aus einer ca. 30 – 50 cm starke Kiesschüttung besteht, verlegt. Die Rohre werden in einen Schacht (Luftsammler) (alte Ausführung Betonringe; neue Ausführung ein spezieller Kunststoffschacht) geführt, über den die Lüftungsanlage die gefilterte und temperierte Außenluft ansaugt.  Der Graben wird bis 10 bis 15 cm unter Geländeoberkante mit Kies und Ziegelbruch (verschiedene Steinarten mit verschiedenen Körnungen - 8/16 + 16/32) aufgefüllt. Das Kiesbett wir mit einem Straßenbauvlies abgedeckt und mit einem Gemisch aus Muttererde und Blähtonkügelchen, die aus der Hydrokultur bekannt sind, aufgefüllt. Hier wird jetzt eine Rasenfläche angelegt.

Bei dem Durchströmen durch das Kiesbett werden aus der Außenluft Aerosole (Stäube, Pollen, Gase, Feuchtigkeit) ausgefiltert. Auch Geruchsstoffe können eliminiert werden, was den Einsatz eines Geruchsfilters (Aktivkohlefilter) überflüssig macht.

Die durch das Erdreich gefilterte, befeuchtete (Winterbetrieb) bzw. entfeuchtete (Sommerbetrieb) Außenluft wird von dem Ventilator eines Lüftungsgrätes aus dem Sammelschacht angesaugt, noch einmal gefiltert (EU5) und durch einen Plattenwärmetauscher (Wärmerückgewinnung) geführt und über Luftleitungen oder Hohlraumböden mit aufgelegten Fußbodenheizungen durch passende Luftauslässe in die Räume geleitet. Bei den Hohlraumböden bieten sich Bodenauslässe an, die die Luft besonders gut dem Raum zuführen. Die Güte einer Kontrollierten Wohnungslüftung hängt von der Planung vor Beginn der Arbeiten ab.

Aber Achtung!

Ein Luftbrunnen ist nicht überall oder nur mit besonderen evtl. aufwendigen Maßnahmen durchführbar.
- So muss ein niedriger Oberflächenwasserspiegel mit ca. 3,5 m unter Geländeoberkante (GOK) und ein sickerfähiger Boden vorhanden sein. Bei starken Oberflächenwasserschwankungen kann durch eine zweite Drainage unterhalb der Luftdrainage das Oberflächenwasser abgeleitet werden und mit einer Supfpumpe aus dem Schacht entfernt werden. Diese Pumpe kann auch für Reinigungszwecke (Regenieren des Kiesbettes) sinnvoll sein.
- In bindigen Böden (Lehm, Ton), bei denen das Regenwasser nicht oder nur sehr langsam versickert, ist der Einbau eines Luftbrunnens nicht möglich oder nur mit einer Supfpumpe möglich.
- Bei einer hohen Radonbelastung des Erdreiches ist die Umsetzung eines Luftbrunnens nicht möglich bzw. schwierig (aber nicht unmöglich).
Da in Gegenden (Nordseeküste, Flussauen) mit hohem Oberflächenwasserstand keine Luftbrunnen eingesetzt werden können, laufen Versuche, den Luftbrunnen in einen Erdhügel (Warft) bzw. Erdwall zu integrieren.

Vor dem Bau eines Luftbrunnens sollte überprüft werden, wie es mit dem Radon im Erdreich aussieht. Ein Nachteil des Luftbrunnens ist, dass er Radon ansaugen kann. Radon ist ein radioaktives Gas, das im Boden entsteht. Nach der jeweiligen Wohngegend (Radonkarte) ist Radon mehr oder weniger stark vorhanden. Da Radon Lungenkrebs auslösen kann, darf es nicht direkt ins Haus gefördert werden.

In solchen Fällen wird der Luftbrunnen mit Teichfolie ausgekleidet und ein Siphon verhindert, dass Radon aus dem Boden angesaugt wird. Dadurch ist der Betrieb eines Luftbrunnens auch in einem Radongebiet möglich. Bei hoher Radonbelastung sollte auf jeden Fall ein Fachmann zu Rate gezogen werden.

Aber Vorsicht, der Luftbrunnen war von der Firma ELKA patentrechtlich geschützt und darf von Firmen nur in Lizenz gebaut werden. (Da die Firma ELKA Innotec AG nicht mehr exestiert, kann ich die Rechtslage nicht beurteilen). Eine Eigenkonstruktion auf eigenem Grundstück unterliegt eigentlich nicht dem Patentrecht. Das heißt, dass solche Brunnen nicht von Firmen als Gesamtleistung angeboten werden dürfen. Aber hier sollte sich jeder Interessierte vor dem Bau selber informieren.

Das Patent ist inzwischen ausgelaufen!

Luftbrunnen mit adiabater Befeuchtung
Luftbrunnen mit adiabater Befeuchtung<br /><br /><br /><br />
 Luftbrunnen mit adiabater Befeuchtung



Quelle: Dr. Schütz
Bei einem Luftbrunnen mit adiabater Befeuchtung sind die Rohre im Erdreich  mit 1% Gefälle zum Schacht in Strömungsrichtung der Luft zu verlegt. Am tiefsten Punkt ist eine Entwässerung (Kondensatpumpe oder Drainage) vorzusehen.

Im zweiten Schacht des Luftbrunnens wird Grundwasser in solcher Menge eingedüst (adiabater Befeuchtung), dass die Luft am Austritt dieses Schachtes die Grundwassertemperatur annimmt. Dies bedeutet im Sommer und im Winter 12-15 °C. Die Regelung erfolgt so, dass Die Eintrittstemperatur in den Luftwäscherschacht wird gemessen und mit der Austrittstemperatur nach dem Luftwäscher verglichen und entsprechend geregelt. Wenn zur Konditionierung im Luftbrunnen noch eine weitere Kühlung oder Vorwärmung nötig ist, so wird die Grundwassereindüsung  und die Sumpfpumpe im Schacht entsprechend zugeschaltet.


Der richtige Luftbrunnen
Luftbrunnen von Trans-en-Provence
 Luftbrunnen von Trans-en-Provence
Quelle: Communauté de communes du Pays de Cunlhat
Der richtige Luftbrunnen ist keine neue Erfindung. Schon in der Antike wurden solche Systeme hauptsächlich zur Kühlung von Gebäuden in den heißen Gegenden  eingesetzt. Außerdem kann über diese Technologie aus der Feuchtigkeit der Luft Trinkwasser gewonnen werden.

Luftbrunnen, ein kühles Gewölbe unter der Erde, in welchem die von außen hinein geleitete warme Luft ihre Wassertheile in Dünste verwandelt und als Tropfen an den Wänden  .......  hier weiterlesen
Quellen
Dipl. Ing. Frank Lischka
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