Leitfaden für Lüftungs- und Klimaanlagen

Transkript

1 Lars Keller Edition Recknagel Leitfaden für Lüftungs- und Klimaanlagen + CD mit Zusatz material 3.Au fl a g e OLDENBOURG INDUSTRIEVERLAG GMBH

2 Power-Läufer. Hochleistungs-Radial-Ventilatorenmodule mit ebm-papst EC-Technologie machen mächtig Druck in der Industrietechnik und in Air Handling Units. Und dies bei einer Energieersparnis von bis zu 30% gegenüber herkömmlicher AC-Technik! So tragen sie nicht nur zur Schonung der Umwelt bei, sondern gehen auch sparsam mit Energiekosten um. Auch in Sachen einfache Installation, extrem leiser Betrieb sowie 100%ige Regelbarkeit überzeugen unsere Power-Läufer. Und dass Power nicht Dauer ausschließt das beweisen ihr wartungsfreier Betrieb sowie ihre enorme Langlebigkeit. Mehr Infos finden Sie unter: Die Wahl der Ingenieure

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4 Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar. ISBN Diejenigen Bezeichnungen von im Buch genannten Erzeugnissen, die zugleich eingetragene Warenzeichen sind, wurden nicht besonders kenntlich gemacht. Es kann also aus dem Fehlen der Markierung TM oder nicht geschlossen werden, dass die Bezeichnung ein freier Warenname ist. Es ist auch nicht zu entnehmen, ob Patente oder Gebrauchsmusterschutz vorliegen. Von den in diesem Buch erwähnten Normen, Vorschriften, Gesetzen und Verordnungen haben stets nur die letzten Ausgaben verbindliche Gültigkeit. Das Buch ist nicht allumfassend und es besteht kein Anspruch auf Vollständigkeit. Alle in diesem Buch enthaltenen Angaben, Daten, Ergebnisse usw. wurden vom Autor nach bestem Wissen erstellt und von ihm und dem Verlag mit größtmöglicher Sorgfalt überprüft. Dennoch sind inhaltliche Fehler nicht völlig auszuschließen. Daher erfolgen die Angaben ohne jegliche Verpflichtung oder Garantie der Verlages oder des Autors. Es wird keine Verantwortung und Haftung für etwa vorhandene inhaltliche Unrichtigkeiten übernommen. Für die auf der CD hinterlegten firmenspezifischen Informationen sind die entsprechenden Firmen verantwortlich und müssen nicht zwangsläufig mit der Ansicht des Autors oder des Verlages übereinstimmen. Oldenbourg Industrieverlag GmbH Rosenheimer Straße 145, D München Telefon: 049 (89) Lektorat: Kathrin Lange und Nico Hülsdau Herstellung: Annika Böning Satz: Schmidt Media Design, München Druck: B.o.s.s Druck und Medien GmbH, Goch Bildquelle Coverfoto: McQuay Italia S.p.A. Das Werk einschließlich aller Abbildungen ist urherrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der Grenzen des Urheberrehtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlags unzulässig und strafbar. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Bearbeitung in elektronischen Systemen. Das vorliegende Werk wurde sorgfältig erarbeitet. Dennoch übernehmen Herausgeber und Verlag für die Richtigkeit von Angaben, Hinweisen und Ratschlägen sowie eventuelle Druckfehler keine Haftung.

5 Lars Keller Leitfaden für Lüftungs- und Klimaanlagen 3. Auflage Oldenbourg Industrieverlag München

6 In Sachen Kältetechnik immer die 1. Adresse! Sie haben die Wahl wir die passende Kälteund Klimatechnik. Power ohne Ende: Von -64 bis +70 C Von 5 bis kw je Einheit Luft- und wassergekühlte Flüssigkeitskühler Hocheffiziente Turboverdichter, jetzt auch magnetgelagert Retrofit von Kältemittel und Verdichter Wärmerückgewinnung Wärmepumpentechnik Sonderanlagenbau 24-h Service Mietkälte inklusive Zubehör Kältetechnik aircool GmbH Sigmund-Riefler-Bogen 8 D München Telefon +49 (0)89 / Telefax +49 (0)89 / info@aircool.de

7 Vorwort zur 3. Auflage Vorwort zur 3. Auflage Die 3. erweiterte Auflage des Leitfaden für Lüftungs- und Klimaanlagen richtet sich weiterhin an mehrere Zielgruppen. Zum einen werden die planenden Ingenieure und Fachleute der TGA-Branche angesprochen, die diesem Werk grundlegende Informationen betreffend der Auslegung und Planung von Vollklimaanlagen entnehmen können. Gebäudetechniker, Service- und Instandhaltungspersonal, Facility Manager und Betreiber haben die Möglichkeit, diesen Leitfaden bei der täglichen Arbeit einzusetzen. Durch die kompakte und prägnante Beschreibung können im Betrieb auftretende Fragen schnell geklärt werden, auf komplizierte Berechnungen wird bewusst verzichtet. Studenten und Diplomanden haben die Fachgebiete Klima- und Raumlufttechnik, Raumluftströmung und -qualität, Strömungslehre und -maschinen, Thermodynamik und Schallgrundlagen in einem Buch zusammengefasst. Durch die vielen Diagramme und farbigen Komponentenfotos wird ihnen der Einstieg in die Klimatechnik somit erleichtert. Grundlegende Neuerungen sind im Kapitel I die Kältetechnischen Grundlagen, in denen die Anwendung des h, log p-diagramms kompakt und verständlich erläutert werden. Folglich wurden im Kapitel II auch die Kompressionskälteerzeuger und deren Komponenten hinzugefügt. Wer tiefer in die Materie der Kältetechnik einsteigen möchte, sei auf das Buch Leitfaden für Kompressionswasserkühlsätze verwiesen, das auch in der Edition Recknagel erschienen ist. Der Fokus wird erneut auf die Energieeffizienz von RLT-Geräten gelegt. In Kapitel I ist die Klassifizierung nach Eurovent mit aufgenommen worden und eine Gegenüberstellung zur Klassifizierung nach dem RLT Geräte Herstellerverband e. V. aufgezeigt. Neu erarbeitet wurde das Kapitel IV Normen und Vorschriften. Hierin werden in tabellarischer Form die wichtigsten Normen, VDI-Richtlinien sowie Gesetze und Verordnungen der Klimatechnik betreffend aufgelistet. Ein Teil dieser Informationen und Dokumente ist zusätzlich auf der beiliegenden CD enthalten. Grundlage sind die anerkannten Regeln der Technik, die einschlägigen DIN-Normen sowie die VDI-Vorschriften. Als besondere Schwierigkeit bei der Überarbeitung des Leitfadens hat sich die zum Teil noch nicht abgeschlossene Überarbeitung der deutschen, europäischen und internationalen Normen gezeigt, da bei der Vereinheitlichung nicht immer Standards bisheriger DIN-Normen 5

8 Vorwort zur 3. Auflage und VDI-Vorschriften übernommen wurden. Diese Flut an Normen, Vorschriften und Gesetzen, die teils widersprüchlich sind oder sich auf veralterte Regelwerke beziehen, stellen nach Meinung des Autors in der Praxis ein Problem dar, diese auch anzuwenden. Hier sollte eine Vereinfachung angestrebt werden. Da der Prozess der Anpassung der verschiedenen Normen noch nicht abgeschlossen ist, werden bei Formelzeichen und Indizes häufig weiterhin bisherige Standards angewandt. Eine Auswahl grundlegender Formelzeichen ist im Anhang ersichtlich, zusätzlich werden Formelzeichen in den jeweiligen Kapiteln dargestellt. Eine Mehrfachverwendung gleicher Formelzeichnung mit unterschiedlicher Bedeutung ist möglich. Dank gilt den Unternehmen und deren Mitarbeitern, die aktiv mit Rat und Tat zur Seite standen und nachhaltig an der Überarbeitung dieses Buches mitgeholfen haben. Vor allem danke ich meiner Frau Carolina für ihre Geduld und Unterstützung. Lars Keller, im Sommer

9 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Vorwort zur 3. Auflage... 5 I. Grundlagen Physiologische Grundlagen Abhängigkeit der Behaglichkeit der Personen im Raum Ursachen und Auswirkung von Unbehaglichkeit Mechanismen der Wärmeabfuhr Urteilskala für das Wärmeempfinden Luftgeschwindigkeit und Turbulenz Luftfeuchte Klassifizierung der Luftarten CO 2 -Bilanz Geruchsemission nach Fanger Sick Building Syndrom Thermodynamische Grundlagen Temperatur Absolute Luftfeuchte Relative Luftfeuchte Dichte Spezifische Wärmekapazität Latente Wärme Sensible Wärme Enthalpie Druck Stoffstrom Der Aufbau des h,x-diagramms Temperatur-Skala Absolutfeuchte-Skala

10 Inhaltsverzeichnis 3.3 Dampfdruck-Skala Sättigungsdruck, Sättigungslinie Taupunkttemperatur (Sättigungstemperatur) Linien konstanter relativer Feuchte Linien mit konstanter Enthalpie Feuchtkugeltemperatur Dichte Beispiel für den Aufbau des h,x-diagramms Die Anwendung des h,x-diagramms Mischen zweier Luftmengen Lufterwärmung Luftkühlung Oberflächenkühlung Verdunstungskühlung (Nasskühlung) Luftbefeuchtung Befeuchtung mit Wasser (Wasser im Überschuss) Befeuchtung mit Wasserdampf Lufttrocknung Unterkühlungsmethode Adsorptionsmethode Lufttrocknung durch Beimischung trockener Luft Umrechnung Luftvolumen in Luftmasse Sollwert/Behaglichkeitsfeld in Verbindung mit der h,x-geführten Regelung Sollwert Behaglichkeitsfeld Verbindung von Sollwert und Behaglichkeitsfeld Berechnungsgrundlagen zur Korrektur der Höhenlage Einfluss der Höhenlage auf den Luftdruck Berechnung der Korrekturfaktoren für ϕ und r Konstruktion der Sättigungslinie Veränderung der Luftzustandsgrößen

11 - der neue Maßstab Das raumlufttechnische Gerät von TROX Hohe Energieef zienz Beispiellose Hygiene Einfache Montage und Wartung Freie kon gurierbarkeit

12 Inhaltsverzeichnis 6 Kältetechnische Grundlagen Aggregatszustandsänderungen Schmelzen (fest in flüssig) und Erstarren (flüssig in fest) Verdampfen (flüssig in gasförmig) Verflüssigung, Kondensation (gasförmig in flüssig) h,log-p-diagramm Verdampfungsprozess Verdichtungsprozess Verflüssigungsprozess Entspannungsprozess Kältemittelkreislauf Kältemittel Definitionen und Begriffserklärungen Eigenschaften von Kältemittel Dampfdrucktafeln II. Bauteile einer Klimaanlage Gerätegehäuse Bauliche Grundlagen Geräteausführungen Standardausführung Wetterfeste Ausführung Hygieneausführung Energieeffizienzklassen Spezifische Ventilatorleistung (SFP) Energieeffizienzklasse A+, A und B nach RLT Raumlufttechnische Geräte Herstellerverband e. V Energieeffizienzklasse A bis E nach Eurovent Certification Zusammenfassung Klassifizierung RLT Herstellerverband und Eurovent

13 Inhaltsverzeichnis 2 Ansaugöffnung, Fortluftauslass, Klappen Mischkammer Filter Grundlagen Taschenfilter Kompaktfilter Kassettenfilter V-Form-Konstruktion Aktivkohlefilter (Granulatfilter) Rollbandfilter Ventilatoren Grundlagen Energieeffizienz bei Motoren und Ventilatoren Radialventilatoren mit Spiralgehäuse Radialventilatoren mit vorwärts gekrümmten Laufradschaufeln Radialventilatoren mit rückwärts gekrümmten Laufradschaufeln Radialventilatoren mit freilaufendem Laufrad Axialventilatoren Anpassung und Regelungsmöglichkeiten Regelung über EC-Technik Regelung über Frequenzumformer Sonstige Regel- und Anpassmöglichkeiten Erhitzer Lamellenrohr-Lufterhitzer Elektro-Lufterhitzer Gasbetriebener Lufterhitzer Kühler und Kälteerzeuger Lamellenrohr-Luftkühler Direktverdampfer

14 Inhaltsverzeichnis 7.3 Indirekte adiabate Kühlung Sorptionsgestützte Kühlung Kompressionskälteerzeuger und deren Komponenten Verdichter (Kompressor) Verflüssiger und Verdampfer Expansionseinrichtung Kältemittelschauglas Magnetventil Filtertrockner Temperaturschalter (Thermostate) und Druckschalter (Pressostate) Kältemittelsammler Kompensatoren (Anakonda) Wege-Umschaltventil Befeuchter Sprühbefeuchter Hochdruckdüsenbefeuchter Winglet-Wirbel-Befeuchter Ultraschallbefeuchter Rieselbefeuchter Hybridbefeuchter Dampfbefeuchter Vergleich der Befeuchtungssysteme Schalldämpfer Akustische Grundlagen Schalldämmung des Gerätegehäuses Luftschalldämmung Körperschalldämmung Luftschalldämpfung in der Luftführung Kulissenschalldämpfer Resonanzschalldämpfer Aktive Schalldämpfer

15 Inhaltsverzeichnis 10 Wärmerückgewinner Allgemeine Hinweise Rekuperative Systeme Plattenwärmetauscher (PWT) Röhrenwärmeaustauscher Regenerative Systeme Kreislaufverbundsystem (KVS) Wärmerohr Regeneratoren mit drehendem/ nicht drehendem Wärmeträger Rotationswärmetauscher (RWT) Umschaltspeicher (Wärme-Kälte-Akkumulator) Wärmepumpe (WP) Übersicht und Vergleich verschiedener Systeme zur Wärmerückgewinnung III. Steuerung und Regelung von Anlagen Zuluftventilator Lüftungsgerät mit Erhitzer und mischkammer (Temperatur-Kaskade, Lüfter stetig) Lüftungsgerät mit Kühler und mischkammer (Temperatur-Kaskade, Lüfter stetig) Lüftungsgerät mit Erhitzer und Kühler (Temperatur-Kaskade, Lüfter stetig) Lüftungsgerät mit Erhitzer, Kühler und WRG-Plattentauscher (Temperatur-Kaskade, Lüfter stetig)