Bedarfsgeführte Lüftung mit KNX-CO2-Sensoren: Raumluftqualität und Energieeinsparung

Warum DCV: Argumente für CO2-basierte Lüftungssteuerung

Traditionelle Lüftungsanlagen werden für die maximale Auslegungsbelegung dimensioniert und laufen unabhängig von der tatsächlichen Belegung mit fester Drehzahl. Ein für 20 Personen ausgelegter Besprechungsraum hat um 06:30 Uhr bei null Personen denselben Luftvolumenstrom wie zur Hauptbelegungszeit um 10:00 Uhr. Die Ventilatorleistung skaliert mit der dritten Potenz der Luftgeschwindigkeit – eine Halbierung des Volumenstroms reduziert die Ventilatorleistung auf 12,5 % des Maximums. Selbst geringe Volumenstromreduzierungen bringen große Energieeinsparungen.

CO2 ist der primäre Indikator für die Anwesenheit von Personen. Außenluft hat etwa 400–420 ppm CO2. Jede Person erzeugt im Ruhezustand (Büroarbeit) etwa 20 l/min CO2. Mit steigender Belegung steigt der CO2-Gehalt über den Außenhintergrund. Die Aufrechterhaltung von CO2 unter 1000 ppm über dem Außenniveau gewährleistet ausreichende Frischluft pro Person gemäß EN 13779. KNX-CO2-Sensoren liefern kontinuierliche ppm-Messwerte, die direkt die Lüftungsmodulation steuern.

KNX-CO2-Sensoren: Produktvergleich

Mehrere KNX-native CO2-Sensoren sind für die Unterputz-, Hutschienen- und Schaltschrankmontage erhältlich. Alle übertragen die CO2-Konzentration als DPT 9.008 (ppm) auf KNX TP. Kalibrierungsmethode, Messbereich und zusätzliche Parameter unterscheiden sich.

DCV-Logik: Lüftungsregelung mit vier Schwellwerten

Die DCV-Logik ordnet die CO2-Konzentration der Lüftungsrate zu, indem sie vier Schwellwerte gemäß den EN 13779-Raumluftqualitätskategorien verwendet. Hysterese zwischen den Schwellwerten (ein niedrigerer Ausschaltpunkt als der Einschaltpunkt) verhindert schnelles Oszillieren der Lüfterdrehzahl, wenn CO2 nahe einem Schwellwert liegt.

Input: KNX CO2 sensor GA, DPT 9.008 (ppm)
Output: ventilation speed command GA, DPT 5.001 (0-100%)

Threshold table (with 50 ppm hysteresis):
  CO2 < 700 ppm (empty/outdoor level):
    → Ventilation: 20% speed (minimum, code-minimum airflow)

  CO2 700-1000 ppm (low occupancy):
    → Ventilation: 50% speed (moderate flow)
    → Switch down at 650 ppm (hysteresis to 20% level)

  CO2 1000-1400 ppm (medium-high occupancy):
    → Ventilation: 80% speed
    → Switch down at 950 ppm

  CO2 > 1400 ppm (overcrowded / alarm):
    → Ventilation: 100% speed (maximum boost)
    → KNX alarm telegram GA = ON → building management alert
    → Switch down at 1350 ppm

ETS6 logic block (MDT SCN-LCRM.01):
  Comparator 1: input A (ppm) < 700 → output = 20
  Comparator 2: input A >= 700 AND < 1000 → output = 50
  Comparator 3: input A >= 1000 AND < 1400 → output = 80
  Comparator 4: input A >= 1400 → output = 100
  Output written to GA (DPT 5.001) → Systemair SAVE or TROX TVZ

EN 13779 CO2-Kategorien und Compliance-Ziele

EN 13779:2007 (Lüftung von Nichtwohngebäuden) definiert die Raumluftqualitätskategorien IDA 1 bis IDA 4 basierend auf der CO2-Konzentration über dem Außenluftreferenzwert (typischerweise 400 ppm). Das DCV-System sollte während der Nutzungszeiten mindestens IDA 2 anstreben – dies entspricht einem CO2-Wert unter 800-1000 ppm über dem Außenniveau, also etwa 1200-1400 ppm absolut in den meisten europäischen Klimazonen.

Nachtspülsequenz und morgendliche Vorkonditionierung

Während der ungenutzten Stunden sinkt CO2 allmählich auf Außenniveau und die DCV-Logik reduziert die Lüftung auf Minimum (20 % Geschwindigkeit). Allerdings sammeln sich VOCs (flüchtige organische Verbindungen) aus Reinigungsmitteln, Möbelausdünstungen und Baumaterialien über Nacht auch ohne Personen an. Eine Nachtspülsequenz lässt das Lüftungssystem 30 Minuten vor dem geplanten Belegungsbeginn mit 100 % laufen und spült die nächtliche Ansammlung von VOC und CO2 aus, bevor die Personen eintreffen.

KNX time switch (MDT SCN-LCRM.01 weekly timer):

Night minimum (23:00 → occupancy start - 30 min):
  Write ventilation speed GA = 20 (20% minimum)
  DCV CO2 logic disabled — override by time switch
  Exception: if CO2 rises above 1000 ppm (unexpected night use)
    → DCV logic resumes and overrides night minimum

Night purge (06:00, 30 min before 06:30 occupancy start):
  Write ventilation speed GA = 100 (100% boost)
  Duration: 30 minutes (timer resets at 06:30)
  At 06:30: release override → DCV CO2 logic resumes control

Occupancy period (06:30-22:00):
  DCV logic active: CO2 thresholds control fan speed
  KNX presence detector (MDT PIR) reinforces DCV:
    No presence detected for 30 min → force minimum ventilation
    regardless of CO2 (room may have CO2 from previous occupants)

Weekend / holiday mode:
  KNX calendar block → extend night minimum to full day
  Night purge still runs at 06:00 Saturday/Sunday (HVAC system keep-alive)

BREEAM Hea 02 Konformität und energetische Amortisation

BREEAM New Construction Kriterium Hea 02 (Raumluftqualität) vergibt Punkte für CO2-Überwachung mit automatischer Lüftungsreaktion und für Bewohner sichtbarer CO2-Anzeige. Ein KNX-DCV-System mit Elsner-CO2-Sensoren, ETS6-Logiksteuerung und einem KNX-Touchpanel (Gira X1 oder MDT Glastaster II), das die aktuelle CO2-Konzentration anzeigt, erfüllt die Kriterien für Überwachung und automatische Reaktion. Die Datenprotokollierung (ARISTO BewO) liefert die für die BREEAM-Bewertung erforderlichen Leistungsnachweise.

Die energetische Amortisation für DCV beträgt typischerweise 1-2 Jahre in Besprechungsräumen und Konferenzräumen. Ein Besprechungsraum mit einer maximalen Auslegungslüftung von 500 m³/h, der bei einer durchschnittlichen tatsächlichen Belegung von 40 % läuft, spart etwa 60 % der maximalen Ventilatorenergie. Bei 0,15 EUR/kWh und einem 1,5-kW-Ventilatormotor entspricht dies etwa 900 kWh/Jahr Einsparung oder 135 EUR/Jahr pro Raum. Die Kosten für den CO2-Sensor (Elsner KNX CO2-T-UP) betragen etwa 180 EUR — Amortisation in 16 Monaten. Bei 20 Besprechungsräumen amortisiert sich das System in unter 12 Monaten, ohne Berücksichtigung von Installationseffizienzen.