Technische Mathe Einführung Lüftung-Technik Seite 1 von 6

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1 Tecnisce Mate Einfürung Lüftung-Tecnik Seite 1 von 6 1 Unsere Gebäude aben Ritzen, durc die ständig Luft strömt A Freie (natürlice) Lüftung, Luftwecsel (LW oder β (Beta)) B Wir braucen frisce Luft zum Atmen C Wir braucen frisce Luft um die Feuctigkeit aus den Gebäuden eraus zu transpotieren D Kontrollierte Wonraum-Lüftung 2 Berecnung der strömenden Luft Alle Aufgaben sind ausfürlic vorgerecnet! A Luftwecselrate: β = VVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVV B Hygienisce Mindest-Luftwecselrate C Querlüftung durc Öffnen von Fenstern D Auslegung eines Klein-Lüfters E Übungsaufgaben zu Luftwecsel und Strömungsgescwindigkeit VV = AA vv Volumenstrom = Querscnitt mal Gescwindigkeit 1 Unsere Gebäude aben Ritzen, durc die ständig Luft strömt Durc Fenster und Türen eines Hauses dringt Luft in das Haus (in die Räume) inein, auc wenn die Fenster und Türen gesclossen sind. Die Fensterdictungen sind nict ganz dict, die Türen ebenfalls nict. Auc wenn alle Türen und Fenster in einer Wonung gesclossen sind, dringt trotzdem Außenluft in die Wonung inein und an irgendeiner Stelle wieder inaus. Durc die Fugen (Ritzen der undicten Fenster und Außentüren) dringt Luft in die Wonung, durc andere Ritzen strömt die Luft auc wieder inaus. So wird ganz von selbst verbraucte Luft in der Wonung durc neue unverbraucte frisce Luft ersetzt. A Diese Art der Lüftung nennt man auc freie oder natürlice Lüftung. Man get im Allgemeinen davon aus, dass in einer Stunde 40 % der Luft im Haus ausgetausct wird. Nac 2,5 Stunden wäre also die gesamte Luft im Haus erneuert. Das Maß für den Luftwecsel at den Bucstaben β (Beta) mancmal auc mit LW bezeicnet. B Das Hineinströmen von friscer Luft ist notwendig, da wir ständig frisce Luft zum Atmen braucen. Wäre dieser ständige (automatisce) Luftaustausc nict voranden, würden wir an unseren eigenen Abgasen (CO2) ersticken. C Ein weiterer wictiger Grund für den Luftaustausc ist die Feuctigkeit die sic in gesclossenen Räumen bildet. Wir geben ständig Feuctigkeit an die Luft ab (besonders beim Scwitzen). Aber auc durc Kocen und Duscen wird ser viel Feuctigkeit abgegeben. Diese Feuctigkeit ist dann in der Luft. Die Luft kann aber nur eine begrenzte Menge Feuctigkeit (Wasser) aufnemen. Wenn die Luft zu feuct wird, kann es sein dass die Luft dieses dampfförmige Wasser bei der näcst bester Gelegeneit wieder abgibt. (siee auc ier). Das könnte die kalte Fenstersceibe sein, oder eine kalte Stelle an einer Wand (Kältebrücke). An der Fenstersceibe würde das Wasser erunterlaufen, an der Wand würde es in die Tapete und evtl. in die Wand eindringen und dort einen idealen Närboden für Pilze bilden. Diese Pilze sondern Sporen ab, diese Sporen atmen wir ein und können davon krank werden. Desalb ist es besser, die feucte Luft wird scnell aus dem Raum eraus transportiert, bevor sie eine kalte Stelle findet wo sie ire Wasserfract abladen kann.

2 Tecnisce Mate Einfürung Lüftung-Tecnik Seite 2 von 6 D Unsere Fenster und Türen werden ier besser abgedictet. Die freie oder natürlice Lüftung wird dadurc ier mer beindert (versclectert). Das Ziel dieses ier besseren Abdictens ist ja eigentlic, Heizenergie zu sparen. Leider wird die Innenluft dadurc auc feucter und die Feuctigkeitsscäden nemen zu. Dieses Dilea at dazu gefürt, ier äufiger Lüfter einzubauen, die die verbraucte Luft absaugen. Diese Absaug -Lüfter werden dort eingebaut, wo die Luft am sclectesten ist: Im Bad (ser feucte Luft) und in der Küce (ser feuct und starke Gerüce). Die Luft wird aus den belasteten Räumen (Abluft-Räume) nac draußen abgesaugt. Von draußen strömt frisce Luft von selbst nac (durc die Ritzen an Fenstern und Türen). Bei der kontrollierten Wonraum-Lüftung get man noc einen Scritt weiter: Das Einströmen der friscen Luft wird nict dem Zufall überlassen: Hier übernemen Lüfter auc das Einströmen von friscer Luft in sogenannte Zuluft-Räume (Sclafzier und Wonzier). Dieses Vorgeen at folgende Vorteile: - Die Belüftung ist ier gleic (gut), egal ob es draußen stürmt, windstill ist oder scneit, oder - Die Wärme, welce mit der Abluft nac draußen transportiert wird, kann abgefangen, wieder verwertet werden. Die Luftkanäle der warmen Innenluft (die nac außen strömt), gibt ire Wärme an die einströmende frisce Luft ab (im Kreuz-Strom-Wärmetauscer). - Filter verindern das Einströmen von Staub aus der Außenluft. Es können spezielle Pollen-Filter eingesetzt werden, welce die Allergiker scützen. Nacteile der kontrollierten Wonraumlüftung: - Merkosten durc das Installieren Wonraum-Lüftungs-Anlage (Kanäle, Lüfter u. Wärmetauscer) - Betriebskosten (Elektriscer Strom und Wartung (Filterwecsel, Reinigung der Kanäle und Wärmetauscer)) 2 Berecnung der strömenden Luft A β = VVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVV Beispiel: Würde durc einen Raum der Größe 35 m 3 ein Volumenstrom von 15 3 strömen, wäre die Luftwecselrate: β = VVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVV β = = β = 0, ,43 1 Aufg. 1: Durc einen Raum mit einem Volumen von 65 m 3 strömen 23 m 3 Luft pro Stunde. Wie groß ist die Luftwecselrate β? Aufg. 2: Durc einen Raum mit einem Volumen von 105 m 3 strömen 53 m 3 Luft pro Stunde. Wie groß ist die Luftwecselrate β? Aufg. 3: Die Luftwecselrate beträgt: β = 0,35 1 Wie groß ist der Raum? Es strömen 75 m3 Luft pro Stunde durc den Raum.

3 Tecnisce Mate Einfürung Lüftung-Tecnik Seite 3 von 6 Aufg. 4: Die Luftwecselrate beträgt: β = 0,5 1 Wie groß ist der Raum? Es strömen 115 m3 Luft pro Stunde durc den Raum. B Aus ygieniscen Gründen muss die Luftwecselrate mindestens 0,3 11 (dann ist gewärleistet, dass wir nict krank werden). Aufg. 5: Die ygienisc mindestens geforderte Luftwecselrate beträgt: β = 0,3 1 Ein Raum at folgende Maße: Höe: 2,5 m, Länge: 5,6 m, Breite: 4,3 m. Wie viel m 3 Luft müssen pro Stunde mindestens durc diesen Raum strömen, damit die Mindest-Hygiene-Anforderung erfüllt ist? Oft muss aber noc zusätzlic gelüftet werden, zb. wenn sic viele Menscen in einem Raum befinden, wenn in der Küce gekoct wird, oder wenn es einfac so windstill ist, dass es fast keine natürlice Lüftung gibt. C Man kann zusätzlic lüften indem man Türen oder Fenster öffnet. Querlüftung nennt man es, wenn einander gegenüber liegende Fenster oder Türen geöffnet werden. Aufg. 6: Wie groß ist die Luftwecselrate beim Lüften, mit: A Völlig geöffnetem Fenster one Querlüftung? B Völlig geöffnetem Fenster mit Querlüftung? C Gekipptes Fenster one Querlüftung? D Gekipptes Fenster mit Querlüftung? (siee Tab.-Buc) Aufg. 7: Wie groß ist die Luftwecselrate one Lüften (Fenster und Türen zu), mit: A Alten Fenstern und Türen (bis 1980)? - β = 0,1 bis 0,5 B Neuen Fenstern und Türen (tecnisc aktueller Stand)? (siee Tab.-Buc) Es gibt auc Räume, die man gar nict lüften kann, weil kein Fenster voranden ist, zb. Badezier. Da aber in Bädern besonders viel Feuctigkeit auftritt, müssen ier besondere Maßnamen ergriffen werden um die Feuctigkeit eraus zu transportieren. Eine einface Lösung bieten kleine Lüfter die über einen Scact oder einen Kanal die feucte Luft ins Freie transportieren. D Auslegung eines Klein-Lüfters: Zum Aussucen eines Lüfters muss man wissen wie viel Luftvolumen er transportieren können muss (VolumenstromVV ) und wie viel Druck er aufbauen können muss. Die Standart-Lüfter sind so ausgelegt, dass sie den nötigen Druck ier aufbringen. Man muss nur den Luftvolumenstrom ermitteln. Die Einstellung am Kleinlüfter selbst erfolgt dann in der Regle durc das verscließen von

4 Tecnisce Mate Einfürung Lüftung-Tecnik Seite 4 von 6 Öffnungen. Je weniger der Lüfter leisten soll, desto mer Öffnungen werden versclossen. Soll der Lüfter die volle Leistung bringen, wird keine Öffnung versclossen. Beispiel: Für ein Bad wir ein Luftwecsel LW (β) von 3 1 gefordert. Das bedeutet, wenn der Lüfter läuft, wird die Luft des Bades in einer Stunde 3 Mal ausgetausct. Die Rauaße sind: Länge 3,1 m Breite 2,6 m Höe 2,3 m Damit ergibt sic das Raumvolumen wie folgt: VV RRRRRRRR = LLännnnnn BBBBBBBBBBBB HHöee VV RR = 3,1 2,6 2,3 VV RR = 18,538 3 VV RR 1111, β = VVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVV β Raumvolumen VV RR = VVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVV VV VVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVV VV = ββ Raumvolumen VV RR VVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVV VV = ,5 3 VVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVV VV = 5555, Mit diesem Wert get man in die Herstellerunterlagen und suct einen Lüfter aus, der diesen Volumenstrom aufbringen kann. Der Druck brauct im Normalfall nict beactet werden. E Weitere Übungsaufgaben zur Ermittlung von Luftwecsel und Strömungsgescwindigkeit Aufg.: 8 Ermittle den erforderlicen Volumenstrom für folgenden Fall: Rauaße: Länge 3,6 m Breite 2,8 m Höe 2,5 m β = 2 1 (Luft-Wecsel) Aufg.: 9 Volumenstrom = Querscnitt mal Gescwindigkeit VV = AA vv A Ermittle den erforderlicen Volumenstrom für folgenden Fall: Rauaße: Länge 3,6 m Breite 3,8 m Höe 2,5 m

5 Tecnisce Mate Einfürung Lüftung-Tecnik Seite 5 von 6 B A = a bb A = 0,23 m 0,08 m A = 0,0184 m 2 VV AA = vv VV AA 102,6 3 0, ,6 3 0, β = 3 1 (LW) Der Abluftkanal ist recteckig 230 x 80. Wie groß ist die Strömungsgescwindigkeit in Meter pro Sekunde in dem Abluftkanal? 5576, , ss 5576, ss 11, ss Aufg.: 10 A Ermittle den erforderlicen Volumenstrom für folgenden Fall: Rauaße: Länge 4,6 m Breite 2,8 m Höe 2,5 m β = 3 1 (LW) B Der Abluftkanal ist rund und at einen Durcmesser von 100. Wie groß ist die Strömungsgescwindigkeit in dem Abluftkanal? A = d 2 ππ oder A = r 2 ππ 4 A = (0,1 m) 2 3,14 4 A = 0,01 m 2 0,785 A = 0,00785 m 2

6 Tecnisce Mate Einfürung Lüftung-Tecnik Seite 6 von 6 VV AA 96,6 3 0, ,6 3 0, , , ss 12305, ss 33, ss Ein weiterer Grund für Scielbildung in Innenräumen kann auc die mangelnde Beeizung sein, diesen Mangel kann eine Lüftung nict ausgleicen. Ermittlung der Strömungsgescwindigkeit in Lüftungskanälen: In einem Luftkanal strömt die Luft nict an jeder Stelle gleic scnell. Um die Strömungsgescwindigkeit zu bestien muss man viele Messungen macen. Man misst an vielen untersciedlicen Stellen im Kanal, in der Mitte, am Rand oben, am Rand unten, mer zur Mitte in unten, mer zur Mitte in oben, usw. Man bekot auf diese Art viele untersciedlice Messergebnisse für die Strömungsgescwindigkeit. Um dann einen Mittelwert zu bekoen get man folgendermaßen vor: Alle Einzelmessungen werden addiert und dann durc die Anzal der Messungen dividiert. Dieser Durcscnittswert ist dann die Durcscnitts-Gescwindigkeit mit der zb der Volumenstrom ermittelt werden kann. vv DDDDDDDDssssnnnnnnnn = vv 1+ vv 2 + vv vv Durcscnittsgescwindigkeit = Lösungen SSSSSSSSSS aaaaaaaaaa eeeeeeeeeeeeeeeeee MMMMMMMMMMMMMMMMMM AAAAAAAAAAAA dddddd eeeeeeeeeeeeeeeeee MMMMMMMMMMMMMMMMMM ,35 1 0, , bis bis 40 0,8 bis 2,5 2 bis 4 1 B) 0,05 bis 0,4 1 50, ,6 3 1,55 ss 96,6 3 3,41 ss