Effektive Gebäudelüftungssysteme

Transkript

1 Effektive Gebäudelüftungssysteme Lüftungstechnik kritisch Dipl. Ing Bernd Schwarzfeld BZE ÖKOPLAN Büro für zeitgemäße Energieanwendung Energiedesign Gebäudeanalyse Solare Systeme Trnsys-; CFD-Simulationen beleuchtet

2 Übersicht - Thermodynamik - Planungsprozess - Betriebsführung - Monitoring

3 Effizienz vs Effektivität Gut gemeint und schlecht gemacht

4 Definition von Energie: - Fähigkeit eines Systems Arbeit zu verrichten - Wärme, Strom - Thermodynamik beschreibt die Umwandlung - Anwendung der Thermodynamik auf Gebäudesysteme

5 1. Hauptsatz (Umwandlung / Verluste) Energie = Exergie + Anergie -Systemgrenze -Umgebungstemperatur -Entwertung

6 Ziel ist die 100%ige Vermeidung klimarelevanter Gase. Nicht mehr und nicht weniger

7 Wäre die aktuelle Energieversorgung 100% regenerativ, dann hätten wir kein Problem

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9 Es gilt der 1. Hauptsatz der Thermodynamik: Danach kann Energie nicht erzeugt, sondern nur unter Verlusten umgewandelt werden. Energie wird nicht verbraucht, sondern nur die nicht regenerativen Energieträger (Kohle, Öl und Uran). Daraus ergibt sich ein stoffliches und nicht ein energetisches Problem.

10 Es gilt der 2. Hauptsatz der Thermodynamik: Danach fliesst immer Energie vom hohen zum niedrigen Niveau (Entwertung = Verluste). Gebundene Energie wird zu freier, verfügbarer Energie. (Temperatur, Druck usw.)

11 Energie = Exergie + Anergie - Relativität - Systemgrenze - Umgebungstemperatur - Entwertung 24 grädige Luft ist im Sommer kühl, im Winter warm

12 Energie kostet nichts. Kosten entstehen aus: Umwandlung!!!

13 Exergie suchen und finden! Umwandlungs- Prozess für die Nutzung Quantität Zeitlicher Verlauf Temperatur- differenz Was Wann Wie viel

14 Gebäude Planung Komfort Energie

15 Die gegenwärtige Situation ist Ergebnis planerischen Handelns Keine planerische Zuständigkeit für energetische Konsequenz.

16 Aktuelle Richtlinien und Normen berücksichtigen nicht die Grundlagen der Thermodynamik; sind aber Grundlage des Handelns für die Planer: DIN1946, DIN4701, DIN EN12831; EnEV, DIN EN 18599; VDI 2078; DIN 4708; VDI4650. Abbildung von niedrigen Bedarfen und Bilanzen nicht möglich!!!

17 Warum Lüftung: -Gebäudedichtheit /Frischluft -Ableitung von Schadstoffen und Feuchtigkeit

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19 Rohrleitungen und Formteile

20 Einhaltung der maximalen Luftgeschwindigkeit ist vor allem aus zwei Gründen notwendig: geringe Druckverluste und damit geringer Strombedarf doppelte Luftgeschwindigkeit bedeutet vierfach so hohe Druckverluste der Strombedarf wächst proportional zum Gesamtdruckverlust je höher die Luftgeschwindigkeit umso höher die Geräuschentwicklung

21 Wenn alle Wohnungen gelüftet werden (Ansatz DIN EN1946-6): * 30m³/h * 0,45 Wh/m³ = 1080 MW Bei Betriebszeit 8760h/a = MWh (Entspricht dem Ertrag von Windkraftanlagen, der 5MW-Klasse 4000 MWh/a)

22 Luftfilter!!!!

23 Entscheidend für die Gesamteffizienz der Lüftungsanlage: - Konzeption (Große Wohn- Nichtwohngebäude, Gleichzeitigkeit, Nutzung) - Hybridsysteme (Schacht, Fenster) - Betriebsführung (Monitoring)

24 Konzeption für Anlagenbau: - Präsenzerfassung - Luftqualität - Wärmelast - Luftmenge anpassen - Interaktion zum Lüftungsgerät

25 Kita in Hamburg -Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung, Lüftgüte geführt. Luft folgt dem Menschen. Auslegung auf Grundlage von Gleichzeitigkeiten -Fortluftwärmepumpe -Rückkühlung aus Kühlzelle der Küche -Frischwarmwasserbereitung -Solewärmepumpe -Offene Gebäudeleittechnik mit Trendwerterfassung -Maximal erzeugte Temperatur 45 C!!!

26 - Nutzung -5d * 40 Wochen * 7h = h Somit: h = h Ohne Belegung autom. Steuerung

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32 Hugo Berlin

33 Hugo Berlin Gebäudesimulation

34 Hugo Berlin

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36 15. Februar 9 Uhr

37 15. Februar 13 Uhr

38 15. Februar 17 Uhr

39 15. März 9 Uhr

40 15. März 13 Uhr

41 15. März 17 Uhr

42 15. Juni 9 Uhr

43 15. Juni 13 Uhr

44 15. Juni 17 Uhr

45 15. Oktober 9 Uhr

46 15. Oktober 13 Uhr

47 15. Oktober 17 Uhr

48 15. Dezember 9 Uhr

49 15. Dezember 13 Uhr

50 15. Dezember 17 Uhr

51 Temperaturen alle Räume Ohne LTM

52 CO2-Konzentration N/O-Klasse, 1.OG Ohne LTM gelüftet wird nur in der Pause

53 Maßnahme: Geregelte Fensteröffnung Temperatur CO2-Konzentration Alle Fensterklappen werden angesteuert Querlüftung Lüftung während der Unterrichtszeiten Verstärkte Lüftung zu den Pausenzeiten und Nachts

54 Die Beispielräume im 1.OG

55 Luftströmung Klasse im Osten,1.OG

56 Fenster: Stunde: auf, wenn ppm > 1400 Pause/Nachts: auf, wenn ppm>500 Fenster zu wenn TRaum < 19.8 C (0.3K Hysterese) maximale Fensteröffnung : 20

57 Temperatur Klasse Nord Mit LTM Temperatur Klasse Ost Mit LTM

58 CO2-Konzentration Klasse Nord Mit LTM CO2-Konzentration Klasse Ost Mit LTM

59 Temperatur: Sommerfall, mit LTM; TA = 25 C

60 Temperatur: Winterfall, mit LTM und Heizkörpern TA = -5 C

61 Temperatur: Winterfall, mit LTM und Heizrandleisten TA = -5 C

62 Luftgeschwindigkeit: Sommerfall, mit LTM

63 Luftgeschwindigkeit: Winterfall, mit LTM und Heizkörpern

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65 Luftgeschwindigkeit: Winterfall, mit LTM und Heizrandleisten

66 Tagesverlauf Winterfall: Fensterstellwinkel und CO2-Konzentration

67 Tagesverlauf Winterfall: Fensterstellwinkel und Luftmenge

68 Tagesverlauf Winterfall: Luft pro Person, Windgeschwindigkeit und CO2-Konzentration

69 Zusammenfassung: -Laufzeitanalyse -physikalische Grundlagen berücksichtigen -dynamische Betrachtung -alle Zusammenhänge berücksichtigen

70 Nach Einstein: Irrsinn ist, wenn bei Einsatz der immer gleichen Mittel, jedes Mal ein anderes Ergebnis erwartet wird.