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Radonschutz in Wohnungen durch radonaktivitätskonzentrationsgesteuerte Lüfter

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Abstract

The new Radiation Protection Act (StrlSchG) of 31 December 2018 established a reference value of 300 Bq/m3 for the annual average radon activity concentration in buildings with recreation and living rooms and workplaces. It is expected that the reference value will be exceeded in a large number of buildings throughout Germany and that radon protection measures will become necessary. A simple, efficient and cost-effective radon protection measure for existing buildings is ventilation. In the scope of a joint project, ventilation systems with zone control are to be extended by the control parameter radon activity concentration. A radon monitor will be developed for this purpose, which can be integrated wireless into ventilation systems. Three-week radon measurements were carried out in 13 apartments of an empty apartment block. High radon activity concentrations were found in all three floors. The radon activity concentrations depended on the outside temperature. The maximum values were 14,700 Bq/m3 on the ground floor, 6,000 Bq/m3 on the first floor, and 2,000 Bq/m3 on the second floor. Ventilation experiments were carried out in an apartment with high radon activity concentration. Two decentralised ventilation systems with heat recovery were installed in each of the two opposite outside walls. The controller of the system was wirelessly activated depending on the radon activity concentration. The radon activity concentration was reduced from 8,000 Bq/m3 to 800 Bq/m3 in a first experiment in the living room. Mit dem neuen Strahlenschutzgesetz (StrlSchG) wurde am 31. Dezember 2018 ein Referenzwert von 300 Bq/m3 für die über das Jahr gemittelte Radonaktivitätskonzentration in Gebäuden mit Aufenthaltsräumen und Arbeitsplätzen festgelegt. Es ist zu erwarten, dass deutschlandweit in einer großen Zahl von Gebäuden der Referenzwert überschritten wird und Radonschutzmaßnahmen notwendig werden. Eine einfache, effiziente und kostengünstige Radonschutzmaßnahme für bestehende Gebäude ist das Lüften. Im Rahmen eines Verbundvorhabens sollen Lüftungsanlagen mit Zonensteuerung um den Regelparameter Radonaktivitätskonzentration erweitert werden. Dafür wird ein Radonmonitor entwickelt, der drahtlos in Lüftungsanlagen eingebunden werden kann. In einem leergezogenen Wohnblock wurden in 13 Wohnungen dreiwöchige Radonmessungen durchgeführt. In allen drei Etagen wurden hohe Radonaktivitätskonzentrationen gefunden, deren Verläufe von der Außentemperatur abhängig waren. Die Maximalwerte betrugen im Erdgeschoss 14.700 Bq/m3, im ersten Stock 6.000 Bq/m3 und im zweiten Stock 2.000 Bq/m3. Eine Wohnung mit hoher Radonaktivitätskonzentration wurde für Lüftungsversuche ausgewählt. In zwei gegenüberliegende Außenwände wurden jeweils zwei dezentrale Lüftungsgeräte mit Wärmerückgewinnung eingebaut. Der Regler der Anlage wurde in Abhängigkeit von der Radonaktivitätskonzentration drahtlos aktiviert. Die Radonaktivitätskonzentration konnte im Wohnzimmer in einem ersten Versuch von 8.000 Bq/m3 auf 800 Bq/m3 gesenkt werden.
Sächsisches Landesamt
für Umwelt, Landwirtschaft
und Geologie (LfULG)
Jörg Dehnert, Diana Altendorf, Ralf Trabitzsch, Mandy Alisch-Mark,
Louis Weber, Bernd Schönherr, Kay Freytag, Ralph Geisenhainer,
Hannes Grünewald, Veikko Oeser, Holger Weiß
Radonschutz in Wohnungen durch
radonaktivitätskonzentrations-gesteuerte Lüfter
Sächsisches Landesamt
für Umwelt, Landwirtschaft
und Geologie (LfULG)
Dr. Jörg Dehnert, Diana Altendorf, Ralf Trabitzsch, Mandy Alisch-Mark,
Louis Weber, Bernd Schönherr, Kay Freytag, Ralph Geisenhainer,
Hannes Grünewald, Veikko Oeser, Prof. Holger Weiß
.
1. Einleitung
2. Feldversuche in einem unbewohnten Wohnblock
3. Ergebnisse
4. Zusammenfassung
5. Ausblick
Radonschutz in Wohnungen
durch
radonaktivitätskonzentrations-gesteuerte Lüfter
Sächsisches Landesamt
für Umwelt, Landwirtschaft
und Geologie (LfULG)
Dr. Jörg Dehnert, Diana Altendorf, Ralf Trabitzsch, Mandy Alisch-Mark,
Louis Weber, Bernd Schönherr, Kay Freytag, Ralph Geisenhainer,
Hannes Grünewald, Veikko Oeser, Prof. Holger Weiß
.
1. Einleitung
Radon-Bodenluftmessung im Erzgebirge durch die
BfUL - Staatliche Betriebsgesellschaft für Umwelt und Landwirtschaft
Quelle: Bundesamt für Strahlenschutz, 2019
Radonaktivitätskonzentration in der Bodenluft einen Meter
unter der Erdoberfläche in Deutschland
Sand vom Regenbogencamp Prerow,
Ostseehalbinsel Darß
Schutz vor Radon im neuen Strahlenschutzgesetz 1)
- Zeitplan 2) -
Schutz vor Radon in Aufenthaltsräumen
§§ 124,125
(Wohnungen, Kitas, Schulen, …)
Schutz vor Radon an Arbeitsplätzen
in Innenräumen §§ 126-132
(Firmen, Geschäfte, ...)
Festlegung von Radonvorsorgegebieten bis 31.12.2020
Radonmaßnahmenplan, Stand März 2019
Pflicht zu Radonschutzmaßnahmen bei Neubauten
Bund und Länder unterrichten die Bevölkerung
- Exposition in Aufenthaltsräumen
- Gesundheitsrisiken
- technische Möglichkeiten zum Radonschutz
Radon in Vorsorgegebieten bis 30.06.2022 messen
Maßnahmen unverzüglich ergreifen bei
Überschreitung des Referenzwerts
Erfolg der Maßnahmen bis 30.06.2024 überprüfen
Arbeitsplatz unverzüglich bei Behörde anmelden,
wenn Referenzwert trotz Maßnahmen überschritten
Abschätzung der Exposition innerhalb von
6 Monaten
beruflicher Strahlenschutz gilt, wenn effektive Dosis
größer 6 mSv im Jahr
1) Verkürzte Darstellung
2) gilt bei Festlegung der Radonvorsorgegebiete
am 31.12.2020
Allgemeine Vorschriften §§ 121-123
Referenzwert für die über das Jahr gemittelte Radon-222-Aktivitätskonzentration: 300 Bq/m3
Prognose zur Umsetzung des Strahlenschutzgesetzes
Hoher Bedarf an
Radonmessungen ab 2021
Hoher Bedarf an
Radonsanierungen ab 2022
Schutz vor Radon in
Aufenthaltsräumen Schutz vor Radon an
Arbeitsplätzen in Innenräumen
Verbundvorhaben „Radon Protect Plus“
Wirtschaft (Firmen, Geschäfte, …)
Privater Bereich (Wohnungen)
Gesellschaft (Schulen, …)
kostengünstig
effizient
massentauglich
Lösungsangebot: - Lüftungsanlagen mit Zonensteuerung, Wärmerückgewinnung und
drahtloser Regelung über die Radonaktivitätskonzentration
- miniaturisierter hoch sensitiver Radonmonitor Radon Protect Plus
Strahlenschutzgesetz (StrlSchG)
Sächsisches Landesamt
für Umwelt, Landwirtschaft
und Geologie (LfULG)
Dr. Jörg Dehnert, Diana Altendorf, Ralf Trabitzsch, Mandy Alisch-Mark,
Louis Weber, Bernd Schönherr, Kay Freytag, Ralph Geisenhainer,
Hannes Grünewald, Veikko Oeser, Prof. Holger Weiß
.
Radonschutzmaßnahmen für Gebäude
Bautechnische Maßnahmen zur Abdichtung gegen Radonzufuhr
Lüftungstechnische Maßnahmen
Unterdruck eliminieren
Luftabsaugung unter dem Gebäude
Lüften des Kellers
Lüftung von Aufenthaltsräumen
Flächenhafte Abdichtungsmaßnahmen
Abdichten von Durchführungen, Löchern und Rissen
Dichten von Türen, Klappen, Schachtdeckeln u. ä.
Quelle: Radon-Handbuch Deutschland
Bundesamt für Strahlenschutz, 2019
Verbundvorhaben „Radon Protect Plus“
einfach
effizient
kostengünstig
Radonmonitor
Radon Scout Professional
der Sarad GmbH
(Quelle: Sarad GmbH)
Funktionsprinzip einer inVENTer-Lüftung mit
Zonensteuerung (Quelle: inVENTer GmbH)
Ziele des Verbundvorhabens „Radon Protect Plus“
1. Erweiterung von Lüftungsanlagen mit Zonensteuerung und Wärmerück-
gewinnung um den Regelparameter Radonaktivitätskonzentration
2. Entwicklung eines hoch sensitiven, miniaturisierten Radonmonitors zur
drahtlosen Einbindung in Lüftungsanlagen und für Messungen nach StrlSchG
Radon abführen
Radoneintritte minimieren
Wärmeverluste gering
halten
automatisiert arbeiten
sich selbst justieren mit
KI (Künstliche Intelligenz)
- Bauhöhe 30 mm mit SiPM (Silicon Photo Multiplier) Technologie
Partner des Verbundvorhabens „Radon Protect Plus“
Sächsischer Strahlenschutz
Strahlenschutzrecht
Öffentlichkeitsarbeit in Sachsen
Spezialist für Radon in der Umwelt
CFD-Modellierung (Computational
Fluid Dynamics) mit OpenFOAM
Bergsicherung Schneeberg GmbH & Co. KG
Spezialist für radonsicheres Bauen
Hochbauarbeiten
inVENTer GmbH aus Loberschütz
Spezialist für Lüften und Innenraumklima
Hersteller für dezentrale Lüftungsanlagen
mit Wärmerückgewinnung
Spezialist für Radonmessung, Statistik
und Programmierung
Hersteller von Radonmesstechnik
Sarad GmbH aus Dresden
Sächsisches Landesamt
für Umwelt, Landwirtschaft
und Geologie (LfULG)
Dr. Jörg Dehnert, Diana Altendorf, Ralf Trabitzsch, Mandy Alisch-Mark,
Louis Weber, Bernd Schönherr, Kay Freytag, Ralph Geisenhainer,
Hannes Grünewald, Veikko Oeser, Prof. Holger Weiß
.
2. Feldversuche in einem unbewohnten Wohnblock
Unbewohnter Wohnblock als Versuchsstandort zur Durchführung von Lüftungsversuchen
zur Senkung der Radonaktivitätskonzentration mit Lüftungsgeräten iV14-Zero
und drahtloser Aktivierung des Reglers MZ-Home durch einen Radonmonitor Radon Scout Plus
Unbewohnter Wohnblock als Versuchsstandort
19 Wohnungen in drei Etagen
zwei Eingänge mit Treppenhäusern
halb unterkellert
alle Wohnungen beheizbar
Flur mit Regler MZ-Home sowie
Funkempfänger (nicht im Bild)
Versuchsaufbau in Wohnung Nr. 3
Wohnzimmer mit Radon Scout Plus, Funksender
und zwei Lüftungsgeräten iV14-Zero
Küche mit Lüftungsgerät iV14-Zero
Flur, Küche, Bad, Wohnzimmer, Schlafzimmer
zwei gegenüberliegende Außenwände
vier Lüftungsgeräte iV14-Zero mit
Wärmerückgewinnung
fünf Radonmonitore Radon Scout Plus
Regler MZ-Home, Funkgeber und -empfänger
Wohnung beheizt
Lageplan der Wohnung Nr. 3 mit Lüftungsgeräten in der Betriebsart „Wärmerückgewinnung“
LG
LG
LG
LG
70 s
70 s
- Lüftungsgerät
LG
Lüftungsversuch in der Betriebsart „Wärmerückgewinnung“
- Radonmonitor
RS
Funksender
Funkempfänger
Regler Lüftungsgeräte
3D-Modell (AutoCAD) der Wohnung Nr. 3 mit Lüftungsgeräten in der Betriebsart „Durchlüftung“
Lüftungsversuch in der Betriebsart „Durchlüftung“
LG
LG
LG
LG
Wohnzimmer
Flur
Bad
Küche
Schlafzimmer
- Lüftungsgerät
LG
Sächsisches Landesamt
für Umwelt, Landwirtschaft
und Geologie (LfULG)
Dr. Jörg Dehnert, Diana Altendorf, Ralf Trabitzsch, Mandy Alisch-Mark,
Louis Weber, Bernd Schönherr, Kay Freytag, Ralph Geisenhainer,
Hannes Grünewald, Veikko Oeser, Prof. Holger Weiß
.
3. Ergebnisse
Wärmetauscher (links) und Lüftungsgerät iV14-Zero mit Schallschutz und Wärmerückgewinnung (rechts)
Quelle: inVENTer GmbH
0
2.000
4.000
6.000
8.000
10.000
12.000
14.000
16.000
18.12
20.12
22.12
24.12
26.12
28.12
30.12
1.1
3.1
5.1
7.1
9.1
11.1
Radonaktivitätskonzentration [Bq/m3]
Zeit [d]
Wohnung 15
Wohnung 16
Wohnung 17
Wohnung 18
0
2.000
4.000
6.000
8.000
10.000
12.000
14.000
16.000
18.12
20.12
22.12
24.12
26.12
28.12
30.12
1.1
3.1
5.1
7.1
9.1
11.1
Radonaktivitätskonzentration [Bq/m3]
Zeit [d]
Wohnung 7
Wohnung 8
Wohnung 9
Wohnung 13
Erdgeschoss und Keller
Verlauf der Radonaktivitätskonzentrationen im
teilunterkellerten Erdgeschoss und im Keller (unten links),
im ersten Obergeschoss (unten rechts) und im zweiten
Obergeschoss (oben) in einem leergezogenen Wohnblock
0
2.000
4.000
6.000
8.000
10.000
12.000
14.000
16.000
18.12
20.12
22.12
24.12
26.12
28.12
30.12
1.1
3.1
5.1
7.1
9.1
11.1
Radonaktivitätskonzentration [Bq/m3]
Zeit [d]
Keller
Wohnung 2
Wohnung 3
Wohnung 4
Wohnung 5
Wohnung 6
2. Obergeschoss
Wohnblock mit drei Etagen im Winter
1. Obergeschoss
Wohnung 3 im Winter
Verlauf der Radonaktivitätskonzentrationen in fünf Zimmern einer Wohnung
mit offenen Türen und beheizt (Badtür teilweise geschlossen)
0
1.000
2.000
3.000
4.000
5.000
6.000
7.000
8.000
9.000
28.1
2.2
7.2
12.2
17.2
22.2
27.2
4.3
Radonaktivitätskonzentration [Bq/m3]
Zeit [d]
Bad
Flur
Schlafzimmer
Wohnzimmer
Küche
Wohnung 3 im Sommer
Verlauf der Radonaktivitätskonzentrationen in fünf Zimmern einer Wohnung
zuerst mit offenen und danach mit geschlossenen Türen
0
1.000
2.000
3.000
4.000
5.000
29.6
4.7
9.7
14.7
19.7
24.7
29.7
3.8
8.8
13.8
18.8
Radonaktivitätskonzentration [Bq/m3]
Zeit [d]
Bad
Flur
Schlafzimmer
Wohnzimmer
Küche
Innentüren
geschlossen
Innentüren
offen
Wohnung 3 bei Heizungsausfall im Winter
Verlauf der Radonaktivitätskonzentrationen in fünf Zimmern einer Wohnung
mit zuerst offenen Türen und anschließend geschlossenen Türen sowie Ausfall der Heizung wegen Havarie
0
1.000
2.000
3.000
4.000
5.000
6.000
7.000
8.000
9.000
19.2
24.2
1.3
6.3
11.3
16.3
21.3
26.3
Radonaktivitätskonzentration [Bq/m3]
Zeit [d]
Bad
Flur
Schlafzimmer
Wohnzimmer
Küche
Innentüren
offen Innentüren
geschlossen
Ausfall der
Heizung
Versuch Betriebsart „Wärmerückgewinnung"
Verlauf der Radonaktivitätskonzentrationen in fünf Zimmern einer Wohnung während eines Lüftungsversuches
mit drahtloser Aktivierung des Reglers MZ-Home durch einen Radonmonitor Radon Scout Plus sowie
vier Lüftungsgeräten iV14-Zero in der Betriebsart „Wärmerückgewinnung“ auf der Leistungsstufe 100 %
0
1.000
2.000
3.000
4.000
5.000
6.000
7.000
8.000
9.000
23.3
24.3
25.3
26.3
27.3
28.3
29.3
30.3
31.3
1.4
2.4
3.4
4.4
5.4
Radonaktivitätskonzentration [Bq/m3]
Zeit [d]
Bad
Flur
Schlafzimmer
Wohnzimmer
Küche
Innentüren
geschlossen
Innentüren
offen
Lüftungsversuch
Innentüren offen
Versuch Betriebsart „Durchlüftung"
Verlauf der Radonaktivitätskonzentrationen in fünf Zimmern einer Wohnung während eines Lüftungsversuches
mit drahtloser Aktivierung des Reglers MZ-Home durch einen Radonmonitor Radon Scout Plus sowie
vier Lüftungsgeräten iV14-Zero in der Betriebsart „Durchlüftung“ in der Richtung Küche/Schlafzimmer zu Wohnzimmer
auf der Leistungsstufe 100 %
0
1.000
2.000
3.000
4.000
5.000
6.000
7.000
8.000
9.000
23.4
28.4
3.5
8.5
13.5
Radonaktivitätskonzentration [Bq/m3]
Zeit [d]
Bad
Flur
Schlafzimmer
Wohnzimmer
Küche
Lüftungsversuch
Innentüren offen
Innentüren
geschlossen
Innentüren
geschlossen
?
?????
Versuch Betriebsart „Durchlüftung"
Verlauf der Radonaktivitätskonzentrationen in fünf Zimmern einer Wohnung während eines Lüftungsversuches
mit drahtloser Aktivierung des Reglers MZ-Home durch einen Radonmonitor Radon Scout Plus sowie
vier Lüftungsgeräten iV14-Zero in der Betriebsart „Durchlüftung“ in der Richtung Küche/Schlafzimmer zu Wohnzimmer
auf der Leistungsstufe 100 %
0
1.000
2.000
3.000
4.000
5.000
6.000
7.000
8.000
9.000
30.5
4.6
9.6
14.6
19.6
24.6
29.6
4.7
9.7
14.7
19.7
Radonaktivitätskonzentration [Bq/m3]
Zeit [d]
Bad
Flur
Schlafzimmer
Wohnzimmer
Küche
Innentüren
geschlossen Innentüren
offen
Lüftungsversuch
Innentüren offen
Sächsisches Landesamt
für Umwelt, Landwirtschaft
und Geologie (LfULG)
Dr. Jörg Dehnert, Diana Altendorf, Ralf Trabitzsch, Mandy Alisch-Mark,
Louis Weber, Bernd Schönherr, Kay Freytag, Ralph Geisenhainer,
Hannes Grünewald, Veikko Oeser, Prof. Holger Weiß
.
Die Maximalwerte der Radonaktivitätskonzentration im Wohnblock betrugen
im Erdgeschoss 14.700 Bq/m3, im ersten Stock 6.000 Bq/m3
und im zweiten Stock 2.000 Bq/m3.
Die Lüftungssteuerung mit dem Regelparameter
Radonaktivitätskonzentration war erfolgreich.
Die drahtlose Lüftungssteuerung war erfolgreich.
Arbeitsthese bestätigt: Die Standardprogramme der Lüftungsanlage
„Wärmerückgewinnung“, „Durchlüftung“ oder „Entfeuchtung“ sind zur
Reduzierung der Radonaktivitätskonzentration hilfreich, aber nicht optimal.
4. Zusammenfassung
1
2
3
4
Sächsisches Landesamt
für Umwelt, Landwirtschaft
und Geologie (LfULG)
Dr. Jörg Dehnert, Diana Altendorf, Ralf Trabitzsch, Mandy Alisch-Mark,
Louis Weber, Bernd Schönherr, Kay Freytag, Ralph Geisenhainer,
Hannes Grünewald, Veikko Oeser, Prof. Holger Weiß
.
Entwicklung eines Regelprogramms „Radonschutz“ für die Lüftungsanlage
Durchführung von Lüftungsversuchen mit Überdruck
Ausbau der Versuchsanordnung zur Messung von
Differenzdruck und Aentemperatur
dreidimensionale CFD-Simulation (Computational Fluid Dynamics) der
Lüftungsversuche mit OpenFOAM zur Parametergewinnung
Wärmerückgewinnungsmessungen zu den Lüftungsszenarien
Programmierung einer Selbstjustierung der Lüftungsanlage
mit KI (Künstliche Intelligenz)
Entwicklung eines hoch sensitiven, miniaturisierten
Radonmonitors „Radon Protect Plus“ zur drahtlosen Einbindung in
Lüftungsanlagen und für Messungen nach Strahlenschutzgesetz
Information der Bevölkerung
5. Ausblick
Radonschutz Standard bei Lüftungsanlagen
Vision:
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