Willkommen. Welcome. Bienvenue. Raumlufttechnik Wärmebedarf Energierückgewinnung und Energieeffizienztechnologien. Prof. Dr.-Ing.

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1 Willkommen ienvenue Welcome Raumlufttechnik Wärmebedarf Energierückgewinnung und Energieeffizienztechnologien in der Lüftungstechnik Prof. Dr.-Ing. Christoph Kaup Dipl.-Ing. Christian ackes 1

2 Transmissionswärme Transmissionswärme. Q Raum 2

3 Transmissionswärme Transmissionswärme. Q. Q = k A Δ I A Raum 3

4 Transmissionswärme Konvektiver Wärmeübergang. Q = k A Δ I α I λ α A 1 / k = 1 / α I + d / λ + 1 / α A k Wärmedurchgangskoeffizient [W / m² / K] A A Wärmeübertragungsfläche [m²] α Wärmeübergangskoeffizient [W / m² / K] λ Wärmeleitfähigkeit [W / m / K] 4

5 Transmissionswärme Konvektiver Wärmeübergang. α= q /( I W ) = Nu λ / l Nu = f ( Pr, Re, Gr, Ra ) Nußelt-Zahl Pr Re Gr (Ra Prandl-Zahl Reynold-Zahl Grashof-Zahl Rayleigh-Zahl) 5

6 Transmissionswärme Konvektion Pr = ρ c p / λ Re = ρ w l / η = w l / (temp.abh. Stoffgröße) (Strömungskennzahl) ρ Dichte des Medium [kg / m³] kinematische Viskosität [m² / s] c p spezifische Wärmekapazität [KJ / kg / K] w Strömungsgeschwindigkeit [m / s] l charakteristische WÜ Länge [m] 6

7 Transmissionswärme Freie Konvektion Gr = g l 3 β ( w - f )/ 2 (Auftrieb zur Viskosität) β= 1 / T f Ra = Gr Pr g W f T f l Erdbeschleunigung [m / s²] Wandtemperatur [ C] Fluidtemperatur [ C] absolute Fluidtemperatur [K] = L / 2 / (L + ) (Platte) 7

8 Transmissionswärme Konvektiver Wärmeübergang Oberseite einer Platte Nu = [ Ra f 2 (Pr) ] 0.2 Für laminare Strömung Ra f 2 (Pr) < Nu = 0.15 [ Ra f 2 (Pr) ] 1/3 Für turbulente Strömung Ra f 2 (Pr) > f 2 (Pr) = [ 1 + (0.322 / Pr) 11/20 ] -20/11 8

9 Transmissionswärme Konvektiver Wärmeübergang Unterseite einer Platte Nu = 0.6 [ Ra f 1 (Pr) ] 0.2 Für laminare Strömung 10³ < Ra f 1 (Pr) < f 1 (Pr) = [ 1 + (0.492 / Pr) 9/16 ] -16/9 9

10 Transmissionswärme Konvektiver Wärmeübergang Vertikale Platte Nu = ( [ Ra f 1 (Pr) ] 1/6 ) < Ra < f 1 (Pr) = [ 1 + (0.492 / Pr) 9/16 ] -16/9 10

11 Transmissionswärme erechnungsbeispiel. Q = k A Δ Wandtemperatur 15 C L = 30 m = 10 m Raum 22 C 0 C. Q H = 4 m odentemperatur 35 C 11

12 Transmissionswärme Konvektiver Wärmeübergang Wand Nu = ( [ Ra f 1 (Pr) ] 1/6 ) < Ra < Pr = ρ c p / λ Pr = 1,2 kg/m³ 13, m²/s 1,004 KJ/kg/K / 0,02454 W/m/K Pr = 0,658 f 1 (Pr) = [ 1 + (0.492 / Pr) 9/16 ] -16/9 f 1 (Pr) = [ 1 + (0.492 / 0,658) 9/16 ] -16/9 = 0,

13 Transmissionswärme Konvektiver Wärmeübergang Wand Gr = g l 3 β ( w - f )/ 2 β= -1 / T f β = 1 / 295,15 = 0, /K l = L / 2 / (L + ) = 10 4 / 2 / (10 + 4) = 1,4286 m Gr = 9,81 m/s² 1,4286³ m³ 0, /K (22-15) K / (13, m²/s)² Gr =

14 Transmissionswärme Konvektiver Wärmeübergang Wand Ra = Gr Pr Ra = ,658 = 2, Nu = ( [ Ra f 1 (Pr) ] 1/6 ) < Ra < Nu = ( [ 2, ,3354 ] 1/6 ) 2 Nu = 161,2 14

15 Transmissionswärme Konvektiver Wärmeübergang Wand Nu = 161,2 α= Nu λ/ l α = 161,2 0,02454 W/m/K / 1,4286 m α = 2,77 W/m²/K 15

16 Transmissionswärme Konvektiver Wärmeübergang Wand 2 Gr = g l 3 β ( w - f )/ 2 β= 1 / T f β = 1 / 295,15 = 0, /K l = L / 2 / (L + ) = 30 4 / 2 / (30 + 4) = 1,7647 m Gr = 9,81 m/s² 1,7647³ m³ 0, /K (22-15) K / (13, m²/s)² Gr =

17 Transmissionswärme Konvektiver Wärmeübergang Wand 2 Ra = Gr Pr Ra = ,658 = 4, Nu = ( [ Ra f 1 (Pr) ] 1/6 ) < Ra < Nu = ( [ 4, ,3354 ] 1/6 ) 2 Nu = 195,5 17

18 Transmissionswärme Konvektiver Wärmeübergang Wand 2 Nu = 196,5 α= Nu λ/ l α = 196,5 0,02454 W/m/K / 1, 7647 m α = 2,73 W/m²/K 18

19 Transmissionswärme Konvektiver Wärmeübergang Decke Nu = 0.6 [ Ra f 1 (Pr) ] 0.2 Für laminare Strömung 10³ < Ra f 1 (Pr) < Pr = ρ c p / λ Pr = 1,2 kg/m³ 13, m²/s 1,004 KJ/kg/K / 0,02454 W/m/K Pr = 0,658 f 1 (Pr) = [ 1 + (0.492 / Pr) 9/16 ] -16/9 f 1 (Pr) = [ 1 + (0.492 / 0,658) 9/16 ] -16/9 = 0,

20 Transmissionswärme Konvektiver Wärmeübergang Decke Gr = g l 3 β ( w - f )/ 2 β= 1 / T f β = 1 / 295,15 = 0, /K l = L / 2 / (L + ) = / 2 / ( ) = 3,75 m Gr = 9,81 m/s² 3,75³ m³ 0, /K (22-15) K / (13, m²/s)² Gr = 6,

21 Transmissionswärme Konvektiver Wärmeübergang Decke Ra = Gr Pr Ra = ,658 = 4, Nu = 0.6 [ Ra f 1 (Pr) ] < Ra f 1 (Pr) < Nu = 0.6 [ 4, ,3354 ] 0.2 Nu = 65,1 21

22 Transmissionswärme Konvektiver Wärmeübergang Decke Nu = 65,1 α= Nu λ/ l α = 65,1 0,02454 W/m/K / 3,75 m α = 0,43 W/m²/K 22

23 Transmissionswärme Konvektiver Wärmeübergang Fußboden mit F = 35 C Nu = 0.15 [ Ra f 2 (Pr) ] 1/3 Für turbulente Strömung Ra f 2 (Pr) > Pr = ρ c p / λ Pr = 1,2 kg/m³ 13, m²/s 1,004 KJ/kg/K / 0,02454 W/m/K Pr = 0,658 f 2 (Pr) = [ 1 + (0.322 / Pr) 11/20 ] -20/11 f 2 (Pr) = [ 1 + (0.322 / 0,658) 11/20 ] -20/11 = 0,

24 Transmissionswärme Konvektiver Wärmeübergang Fußboden mit F = 35 C Gr = g l 3 β ( w - f )/ 2 β= 1 / T f β = 1 / 295,15 = 0, /K l = L / 2 / (L + ) = / 2 / ( ) = 3,75 m Gr = 9,81 m/s² 3,75³ m³ 0, /K (35-22) K / (13, m²/s)² Gr = 1,

25 Transmissionswärme Konvektiver Wärmeübergang Fußboden mit F = 35 C Ra = Gr Pr Ra = ,658 = 8, Nu = 0.15 [ Ra f 1 (Pr) ] 1/3 Ra f 2 (Pr) > Nu = 0.15 [ 8, ,3916 ] 1/3 Nu =

26 Transmissionswärme Konvektiver Wärmeübergang Fußboden mit F = 35 C Nu = 480 α= Nu λ/ l α = 480 0,02454 W/m/K / 3,75 m α = 3,14 W/m²/K 26

27 Transmissionswärme Konvektiver Wärmeübergang. Q = k A Δ 1 / k = 1 / α I + d / λ + 1 / α A k = 1 / (1 / α I + d / λ + 1 / α A ) k = 1 / (1 / 2,77 W/m²/K + 0,2 m / 0,4 W/m/K + 1 / 2,77 W/m²/K) k = 0,82 W/m²/K. Q = 0,82 W/m²/K ( 10 4 ) m² (22 0) K = 720 W 27

28 Wärmeübertragung Erzwungene Strömung Platte Nu lam = Re Pr 1/3 laminare Grenzschicht Re < und 0.6 < Pr < 2000 Nu turb = Re 0.8 Pr / [ Re -0.1 (Pr 2/3-1)] turbulente Grenzschicht < Re < 10 7 und 0.6 < Pr < 2000 Nu = (Nu lam2 + Nu turb2 ) 28

29 Transmissionswärme Erzwungene Strömung Wand w = 5 m/s Re = w l / = 5 m/s 1,4286 m / (13, m²/s) Re = Nu = Re 0.8 Pr / [ Re -0.1 (Pr 2/3-1) ] turbulente Grenzschicht < Re < 10 7 und 0.6 < Pr < 2000 Nu = , ,658 / [ , (0,658 2/3-1) ] Nu = 1.103,7 29

30 Transmissionswärme Erzwungene Strömung Wand w = 5 m/s Nu = 1.103,7 α= Nu λ/ l α = 1.103,7 0,02454 W/m/K / 1,4286 m α = 18,96 W/m²/K 30

31 Transmissionswärme Konvektiver Wärmeübergang. Q = k A Δ 1 / k = 1 / α I + d / λ + 1 / α A k = 1 / (1 / α I + d / λ + 1 / α A ) k = 1 / (1 / 2,77 W/m²/K + 0,2 m / 0,4 W/m/K + 1 / 18,96 W/m²/K) k = 1,09 W/m²/K. Q = 1,09 W/m²/K ( 10 4 ) m² (22 0) K = 963 W 31

32 Lüftungswärme 0 C AUL FOL Q. ZUL AL 29 C Raum 32

33 Lüftungswärme Lüftungswärmebedarf.. Q = m c p Δ.. m = V ρ. m. V ρ c p Δ Massenstrom Luft [kg/s] Volumenstrom [m³/s] Dichte des Medium [kg/m³] spezifische Wärmekapazität [kj/kg/k] Temperaturdifferenz Zuluft zum Raum [K] 33

34 Volumenstrombestimmung Lüftungsbedarf Versorgung mit Außenluft Abführen von Lasten Wärmelasten (Heiz- und Kühllast) Stofflasten Abhängig von z.. Personenbelegung (auch CO 2 ) Abhängig von der Außenluftqualität Abhängig von der geforderten Zuluft- / Raumluftqualität Abhängig von Schadstoffen (Konzentrationen) 34

35 EN Auslegungsbedingungen Die wichtigsten Auslegungsbedingungen in ezug auf das thermische Raumklima betreffen die ekleidung und die Aktivität der sich im Raum aufhaltenden Personen. Thermische ehaglichkeit bei bestimmter ekleidung und bestimmter Aktivität wird deshalb hauptsächlich von der operativen Temperatur und der Luftgeschwindigkeit beeinflusst. Weitere Einflüsse, wie der vertikale Lufttemperaturgradient, warme und kalte Fußböden sowie Strahlungsasymmetrie sind zu beachten. Die Auslegungsbedingungen für ekleidung und Aktivitäten in ürogebäuden oder an ähnlichen Arbeitsplätzen für sitzende Tätigkeiten sind in EN enthalten. 35

36 EN Lufttemperatur und operative Temperatur ANMERKUNG 1 In den meisten Fällen kann die mittlere Raumlufttemperatur als Auslegungstemperatur verwendet werden; aber insbesondere dann, wenn die Temperaturen großer Raumoberflächen sich wesentlich von den Lufttemperaturen unterscheiden, sollte die operative Temperatur verwendet werden. ei den meisten Anwendungen innerhalb des Anwendungsbereiches dieser Norm sind die Luftgeschwindigkeiten gering (< 0,2 m s 1 ), und es bestehen ebenfalls nur geringe Unterschiede zwischen der Lufttemperatur und der mittleren Strahlungstemperatur im Raum (< 4 C). Tabelle A2. EN (Winter 15 bis 21 C / Sommer 24 bis 27 C) 36

37 EN Daher ist in dieser Norm die operative Temperatur für einen bestimmten Ort im Raum wie folgt definiert: o = ( a + r ) / 2 o a r die operative Temperatur am betrachteten Ort im Raum; die Raumlufttemperatur; die mittlere Strahlungstemperatur aller Oberflächen (Wände, Fußboden, Decke, Fenster, Heizkörper usw.) bezogen auf den betrachteten Ort im Raum. ANMERKUNG 2 Weitere Angaben zur operativen Temperatur sind in EN ISO 7726 und EN ISO 7730 enthalten. Die Auslegungswerte für die operative Temperatur in ürogebäuden sind in EN angegeben. Wenn nicht anders vereinbart, muss die festgelegte operative Temperatur für einen ereich in der Mitte des Raumes bei einer Höhe von 0,6 m über dem oden gelten. 37

38 EN Tabelle A.2 eispiele für empfohlene Auslegungswerte der Innenraumtemperatur von Gebäuden und RLT-Anlagen Operative Temperatur C Gebäude- bzw. Kategorie Mindestwert Höchstwert Raumtyp Heizperiode Kühlperiode (Winter), (Sommer), ~ 1,0 clo ~ 0,5 clo Wohngebäude: I 21,0 25,5 Wohnräume II 20,0 26,0 Sitzend ~1,2 met III 18,0 27,0 Wohngebäude: I 18,0 Stehend, II 16,0 gehend ~1,6 met III 14,0 38

39 EN Tabelle A.2 eispiele für empfohlene Auslegungswerte der Innenraumtemperatur von Gebäuden und RLT-Anlagen Operative Temperatur C Gebäude- bzw. Kategorie Mindestwert Höchstwert Raumtyp Heizperiode Kühlperiode (Winter), (Sommer), ~ 1,0 clo ~ 0,5 clo üro: I 21,0 25,5 Sitzend ~1,2 met II 20,0 26,0 III 19,0 27,0 Kaufhaus I 17,5 24,0 Stehend, II 16,0 25,0 gehend ~1,6 met III 15,0 26,0 39

40 EN Weitere bekannte Emissionen Die Verdünnung einer bekannten Emission ergibt sich wie folgt aus dem erforderlichen Luftvolumenstrom für die Emissionsrate und der zulässigen Konzentrationen im Raum: q v = q m, E / (c IDA c SUP ) q v q m,e c IDA c SUP der Zuluftvolumenstrom, in m 3 s 1 der Massenstrom der Emission im Raum, in mg s 1 die zulässige Konzentration im Raum, in mg m 3 die Konzentration in der Zuluft, in mg m 3 ei unterschiedlichen Verunreinigungen ist es erforderlich, alle bedeutsamen Verunreinigungen zu überprüfen, um die kritischste Verunreinigung ermitteln zu können. In der Regel ist die Reduktion der Emissionen an deren Quelle einer Verdünnung vorzuziehen. 40

41 EN Raumluftfeuchte Falls keine anderen Angaben vorliegen, ist bei der Auslegung davon auszugehen, dass außer der Personenbelegung, der Zuluft sowie der Luft aus Infiltration keine weiteren Feuchtigkeitsquellen vorhanden sind. ei der Auslegung sind folgende Auslegungskriterien unter eachtung der Energiefragen, klimatischen edingungen im Winter/Sommer, Kondensationsrisiken und Möglichkeiten zur Regelung der Raumluftfeuchte zu berücksichtigen: 41

42 EN absolute Feuchte, Wintermindestwert und/oder Sommerhöchstwert (zum eispiel können 6 g/kg als Wintermindestwert festgelegt werden, was 22 C / 40 % entspricht, und als Sommerhöchstwert können 12 g/kg festgelegt werden, was 26 C / 60 % entspricht); relative Feuchte, Festlegung von Mindest- und/oder Höchstwerten; Gefahr Schäden durch Kondensation und Feuchte in Tragwerken und Anlagen (erücksichtigung von Oberflächentemperaturen und/oder Druckbedingungen); Regelung der Raumluftfeuchte. 42

43 EN Tabelle 3 Klassifizierung der Abluft (ETA) und der Fortluft (EHA) Kategorie und eschreibung Abluft mit geringem Verunreinigungsgrad [ETA 1 / EHA 1] Luft aus Räumen, deren Hauptemissionsquellen austoffe und das auwerk sind; ebenso Luft aus Aufenthaltsräumen, deren Hauptemissionsquellen der menschliche Stoffwechsel, austoffe und das auwerk sind. Räume, in denen Rauchen gestattet ist, sind nicht eingeschlossen. Abluft mit mäßigem Verunreinigungsgrad [ETA 2 / EHA 2] Luft aus Aufenthaltsräumen mit den gleichen Verunreinigungsquellen wie bei Kategorie 1 und/oder durch menschliche Aktivitäten, jedoch mit mehr Verunreinigungen als bei Kategorie 1. Räume der Kategorie ETA 1, in denen Rauchen gestattet ist. 43

44 EN Tabelle 3 Klassifizierung der Abluft (ETA) und der Fortluft (EHA) Kategorie und eschreibung Abluft mit hohem Verunreinigungsgrad [ETA 3 / EHA 3] Luft aus Räumen, in denen emittierende Feuchte, Arbeitsverfahren, Chemikalien usw. die Luftqualität wesentlich beeinträchtigen. Abluft mit sehr hohem Verunreinigungsgrad [ETA 4 / EHA 4] Luft, die Gerüche und Verunreinigungen enthält, deren Konzentrationen höher liegen, als für die Raumluft in Aufenthaltsbereichen erlaubt ist. 44

45 EN Tabelle 4 Klassifizierung der Außenluft (ODA) Kategorie und eschreibung ODA 1 Saubere Luft, die nur zeitweise staubbelastet sein darf (z.. Pollen) ODA 2 Außenluft mit hoher Konzentration an Staub oder Feinstaub und/oder gasförmigen Verunreinigungen ODA 3 Außenluft mit sehr hoher Konzentration an gasförmigen Verunreinigungen und/oder Staub oder Feinstaub 45

46 EN Die Anwendung einer derartigen Klassifizierung hängt von der Definition der Kriterien ab. Als Ausgangspunkt wird die folgende Herangehensweise vorgeschlagen. ODA 1 gilt, wenn die WHO-Richtlinien (1999) und alle nationalen Normen oder -vorschriften zur Qualität der Außenluft eingehalten werden. ODA 2 gilt, wenn die Verunreinigungskonzentrationen die WHO- Richtlinien oder nationale Normen oder -vorschriften zur Qualität der Außenluft um einen Faktor bis zu 1,5 überschreiten. ODA 3 gilt, wenn die Verunreinigungskonzentrationen die WHO- Richtlinien oder nationale Normen oder -vorschriften zur Qualität der Außenluft um einen Faktor von mehr als 1,5 überschreiten. 46

47 EN Da nicht für alle Verunreinigungen Anforderungen festgelegt sind und die vorhandenen Vorschriften von Land zu Land unterschiedlich sind, ist eine differenzierte eurteilung durch den Planer erforderlich. Die mögliche Wirkung nicht nur einzelner Verunreinigungen sondern auch von Verunreinigungsgemischen sollte berücksichtigt werden. Übliche gasförmige Verunreinigungen, die bei der ewertung der Außenluft für die Auslegung von Lüftungs- und Raumkühlsystemen berücksichtigt werden müssen, sind Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Schwefeldioxid, Stickstoffoxide und flüchtige organische Verbindungen (VOC). Die Wirkung derartiger Verunreinigungen der äußeren Umgebung in Innenräumen hängt von deren Reaktionsfähigkeit ab. Kohlenmonoxid ist zum eispiel relativ stabil und wird in geringem Maße von innen liegenden Flächen adsorbiert. 47

48 EN Tabelle A.3 Hauptluftverunreinigungen, eispiel Verunreinigung Mittelungs- Richtwert Quelle zeitraum Schwefeldioxid SO 2 24 h 125 μg/m 3 WHO 1999 Schwefeldioxid SO 2 1 Jahr 50 μg/m 3 WHO 1999 Ozon O 3 8 h 120 μg/m 3 WHO 1999 Stickstoffdioxid NO 2 1 Jahr 40 μg/m 3 WHO 1999 Stickstoffdioxid NO 2 1 h 200 μg/m 3 WHO 1999 Schwebstoffe PM10 24 h 50 μg/m 3 99/30/EG max. 35 Tage überschritten Schwebstoffe PM10 1 Jahr 40 μg/m 3 99/30/EG 48

49 EN

50 EN Tabelle 5 Allgemeine Klassifizierung der Raumluftqualität (IDA) Kategorie und eschreibung IDA 1 Hohe Raumluftqualität IDA 2 Mittlere Raumluftqualität IDA 3 Mäßige Raumluftqualität IDA 4 Niedrige Raumluftqualität Einteilung der Klassen nach EN

51 EN Tabelle.1 Grundlegende erforderliche Lüftungsraten für die Abschwächung von Emissionen (biologische Ausdünstungen) von Personen Kategorie Erwarteter Prozentsatz Luftstrom je Person Unzufriedener l / s / pers I II 20 7 III 30./. IV > 30 < 4 51

52 EN eispiel für die Definition von schadstoffarmen Gebäuden (Anhang C) Das Gebäude ist schadstoffarm, wenn die Mehrheit der verwendeten austoffe schadstoffarm ist. Schadstoffarme austoffe sind üblicherweise natürliche Materialien, wie Stein oder Glas, die als emissionssicher gelten, sowie Materialien, die folgende Anforderungen erfüllen: Emission der gesamten flüchtigen organischen Verbindungen (TVOC) liegt unterhalb von 0,2 mg/m 2 h; Emission von Formaldehyd liegt unterhalb von 0,05 mg/m 2 /h; Emission von Ammoniak liegt unterhalb von 0,03 mg/m 2 /h; Emission von krebserregenden Verbindungen (IARC) liegt unterhalb von 0,005 mg/m 2 /h; Material ist geruchlos (Unzufriedenheit in ezug auf den Geruch liegt unterhalb von 15 %). 52

53 EN eispiel für die Definition sehr schadstoffarmen Gebäuden Das Gebäude ist sehr schadstoffarm, wenn alle verwendeten austoffe sehr schadstoffarm sind und in dem Gebäude nie geraucht wurde und auch nicht zulässig ist. Sehr schadstoffarme austoffe sind üblicherweise natürliche Materialien, wie Stein, Glas oder Metall, die als emissionssicher gelten, sowie Materialien, die folgende Anforderungen erfüllen: Emission der gesamten flüchtigen organischen Verbindungen (TVOC) liegt unterhalb von 0,1 mg/m 2 /h; Emission von Formaldehyd liegt unterhalb von 0,02 mg/m 2 /h; Emission von Ammoniak liegt unterhalb von 0,01 mg/m 2 /h; Emission von krebserregenden Verbindungen (IARC) liegt unterhalb von 0,002 mg/m 2 /h; Material ist geruchlos (Unzufriedenheit in ezug auf den Geruch liegt unterhalb von 10 %). 53

54 EN Tabelle 6 Mögliche Arten der Regelung der Raumluftqualität (IDA-C) Kategorie und eschreibung IDA C1 / Die Anlage läuft konstant. IDA C2 / Manuelle Regelung (Steuerung) Die Anlage unterliegt einer manuellen Schaltung. IDA C3 / Zeitabhängige Regelung (Steuerung) Die Anlage wird nach einem vorgegebenen Zeitplan betrieben. IDA C4 / elegungsabhängige Regelung (Steuerung) Die Anlage wird abhängig von der Anwesenheit von Personen betrieben (Lichtschalter, Infrarotsensoren usw.). 54

55 EN Tabelle 6 Mögliche Arten der Regelung der Raumluftqualität (IDA-C) Kategorie und eschreibung IDA C5 / edarfsabhängige Regelung (Anzahl der Personen) Die Anlage wird abhängig von der Anzahl der im Raum anwesenden Personen betrieben. IDA C6 / edarfsabhängige Regelung (Gassensoren) Die Anlage wird durch Sensoren geregelt, die Raumluftparameter oder angepasste Kriterien messen (z.. CO 2 -, Mischgas- oder VOC-Sensoren). Die angewendeten Parameter müssen an die Art der im Raum ausgeübten Tätigkeit angepasst sein. 55

56 EN Tabelle 7 Grundarten von Anlagen entsprechend den Möglichkeiten zur Regelung des Umgebungsklimas in einem Raum eschreibung Regelung durch die Lüftungsanlage allein Regelung durch die Lüftungsanlage in Verbindung mit anderen Einrichtungen (z.. Heizvorrichtungen, Kühldecken, Radiatoren) Name der Anlagenart Nur Luftanlagen Kombinierte Systeme 56

57 EN Tabelle A.9 Volumenströme der Außen- oder Überströmluft je odenflächeneinheit (Nettofläche) für Räume, die nicht für den Aufenthalt von Personen bestimmt sind Volumenstrom der Außen- oder Überströmluft je Kategorie Einheit odenflächeneinheit Üblicher ereich Standardwert IDA 1 [l / s/ m²] x x IDA 2 [l / s/ m²] > 0,7 0,83 IDA 3 [l / s/ m²] 0,35 0,7 0,55 IDA 4 [l / s/ m²] < 0,35 0,28 x) Für IDA 1 ist dieses Verfahren nicht ausreichend. Diese Werte beruhen auf einer etriebszeit von 50 % und einer Raumhöhe von bis zu 3 m. ei kürzeren etriebszeiten und höheren Räumen sollten die Luftvolumenströme höher sein. 57

58 EN A.15.2 Außenluftvolumenströme nach CO 2 -Gehalt oder je Person Der CO 2 -Gehalt kann zur Auslegung eines bedarfsgeregelten Systems verwendet werden. Übliche ereiche und Standardwerte sind in Tabelle A.10 angegeben. Tabelle A.10 CO 2 -Gehalt in Räumen CO 2 -Gehalt über dem Gehalt in der Außenluft, in ppm Kategorie Üblicher ereich Standardwert IDA IDA IDA IDA 4 >

59 EN Tabelle A.11 zeigt die empfohlenen Mindestwerte für die Außenluftvolumenströme je Person an. Der Auslegungsluftvolumenstrom berücksichtigt auch Emissionen aus anderen Quellen wie austoffen oder Möbeln. Tabelle A.11 Außenluftvolumenströme je Person Kategorie Einheit Nichtraucherbereich Raucherbereich Üblicher. Standardwert Üblicher. Standardwert IDA 1 [l / s / Person] > > IDA 2 [l / s / Person] , IDA 3 [l / s / Person] IDA 4 [l / s / Person] < 6 5 <

60 EN A.17.4 Geräte Als Grundlage für die Auslegung der RLT-Anlage sind sämtliche Geräte mit maßgeblichen Emissionen im belüfteten Raum zu definieren. In ürogebäuden beträgt die Wärmelast durch Geräte üblicherweise 25 W Person -1 bis 200 W Person -1, gemittelt über die Nutzungsdauer. Ein Standardwert für ürogebäude ist 100 W Person -1 über 8 h am Tag. A.17.2 Personen Die Wärmeerzeugung durch Personen besteht aus einem sensiblen Teil (Strahlung zuzüglich Konvektion) und einem latenten Teil (Dampfemission). Für den Temperaturanstieg ist nur der sensible Teil von edeutung. Tabelle A.13 enthält Werte für die Wärmeerzeugung von sich im Raum aufhaltenden Personen, die auf einer Lufttemperatur von 24 C beruhen. ei höheren Temperaturen bleibt die Gesamtwärmeerzeugung gleich, die sensiblen Wärmewerte nehmen jedoch ab ( a = 26 C: etwa 20 %). 60

61 EN Tabelle A.13 Wärmeerzeugung durch Personen bei unterschiedlichen Aktivitäten (Lufttemperatur 24 C) Gesamtwärme Sensible Wärme Aktivität met a W Person -1 b W Person -1 Zurückgelehnt 0, Entspannt sitzend 1, Sitzende Tätigkeit (üro, Schule) 1, Stehend, leichte Tätigkeit (Einkaufen, Leichtindustrie) 1, Stehend, mittelschwere Tätigkeit (Verkäufer, Arbeit an Maschinen) 2, Gehend, 5 km h -1 3, a 1 met = 58 W m -2 b Gerundete Werte für einen menschlichen Körper mit einer Oberfläche von 1,8 m 2 Person -1 61

62 Luftvolumenstrom eispiel IDA 2 Nichtraucherbereich 12,5 l / s / Person Annahme: 50 Personen. V AUL = 50 12,5 l/s = 625 l/s = m³/h [Tab. A.11]. V Fläche = 30 m 10 m 0,83 l/s/m² = 249 l/s = 896 m³/h [Tab. A.9] 62

63 Luftvolumenstrom Thermische Last (Innere Lasten eleuchtung und Geräte). eispiel Maschinen mit Q = W.. Q = m c p Δ.. m = Q / c p / Δ. m = 4,5 kj/s / 1,004 kj/kg/k / 7 K = 0,641 kg/s. V = 0,641 kg/s / 1,2 kg/m³ = 0,534 m³/s = m³/h 63

64 Luftvolumenstrom Thermische Last (Innere Lasten durch Personen) eispiel 50 Personen a 125 W (üro). Q = W.. Q = m c p Δ.. m = Q / c p / Δ. m = 6,25 kj/s / 1,004 kj/kg/k / 7 K = 0,889 kg/s. V = 0,889 kg/s / 1,2 kg/m³ = 0,741 m³/s = m³/h 64

65 Luftvolumenstrom eispiel Transmissionswärme (äußere Last) A = = 620 m². Q = k A Δ. Q = 0,82 W/m²K 620 m² (22 0)K = W. m = 11,2 kj/s / 1,004 kj/kg/k / 7 K = 1,592 kg/s. V = 1,592 kg/s / 1,2 kg/m³ = 1,327 m³/s = m³/h 65

66 Luftvolumenstrom eispiel kombinierte Lasten (Innere und äußere Lasten). Q = W W W = 435 W. m = 0,44 kj/s / 1,004 kj/kg/k / 3 K = 0,144 kg/s. V = 0,144 kg/s / 1,2 kg/m³ = 0,120 m³/s = 432 m³/h. V Min = m³/h AUL Volumenstrom wird unterschritten! 66

67 EN Lüftungseffektivität ε V = (c ETA c SUP ) / (c IDA c SUP ) ε V c ETA c SUP c IDA Lüftungseffektivität Verunreinigungskonzentration Abluft [mg/m³] Verunreinigungskonzentration Zuluft [mg/m³] Verunreinigungskonzentration Raumluft [mg/m³] 67

68 EN In Tabelle E.1 werden einige übliche ereiche für die Lüftungseffektivität vorgestellt. Da die Lüftungseffektivität in realen Anlagen von vielen Parametern abhängt, wird eine erechnung von Fall zu Fall empfohlen. Weitere Hinweise können der Literatur entnommen werden. Das REHVA Guidebook Nr. 2 enthält grundlegende Informationen und weitere Hinweise. 68

69 EN Tabelle E.1 Übliche Werte für die Lüftungseffektivität Kaltluftstrahlen Δ < 0 K Warmluftstrahlen Luftverteilung Effektive Lüftungs- Δ (Zuluft) Niedrige Hohe Geschwindigkeit effektivität Decke Decke Horizontaler Mischstrahl > 1,5 m/s 0,9 1,1 < 10 C 0,8 1 Nicht empfohlen < 0,5 m/s 0,7 0,9 > 15 C 0,4 0,8 Nicht oder 20 C empfohlen Vertikaler Alle Verteiler < 10 C 0,6 0,8 0,8 1 a Mischstrahl 0,9 1,1 > 15 C 0,4 0,8 Nicht Verdrängungslüftung 1,0 2,0 0,2 0,7 empfohlen a Die Anwendung dieses Wertes setzt voraus, dass die verwendeten Verteiler eine kraftbetriebene Geometrie oder Wirbelung aufweisen. ei Verwendung von Verteilern mit fester Geometrie ist der Wert auf eine Verwendung im Heizbetrieb (nicht bei Kühlung) beschränkt; bei der Wahl ist sorgfältig vorzugehen und Δ zu berücksichtigen. 69

70 Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Raumlufttechnik Wärmebedarf Energierückgewinnung und Energieeffizienztechnologien in der Lüftungstechnik Prof. Dr.-Ing. Christoph Kaup Dipl.-Ing. Christian ackes 70