Instationäre Raumluftströmung. Instationäre Raumlufttechnik zur Verbesserung

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1 Instationäre Raumlufttechnik zur Verbesserung der Verdünnungsströmung im Teillastbetrieb

2 Instationäre Raumluftströmung

3 Instationäre Raumluftströmung

4 DE

5 DE

6 DE

7 DE

8 CFD (Computational Fluid Dynamics) Berechnungen verschiedener Varianten zur Hallenbelüftung mit dem 3D-Strömungssimulationsprogramm ANYS CFX (TÜV Süd) Vergleich konventionelle Lüftung LWZ = 1 LWZ = 2 Intermittierende Lüftung LWZ = 1 (Zu- und Abluft getrennt) LWZ = 2 (Zu- und Abluft kombiniert)

9 Instationäre Raumluftströmung

10 Instationäre Raumluftströmung

11 Zuluft Abluft Zuluft Abluft Stationäre Raumströmung konventionell

12 Phase 1 Zuluft Abluft Abluft Instationäre Raumströmung Alternierend (Fall 1)

13 Phase 2 Abluft Zuluft Abluft Instationäre Raumströmung Alternierend (Fall 1)

14 Temperaturverteilung an der Decke mit LWZ = 2

15 Instationäre Raumströmung Schaltzyklen

16 instationär stationär Vergleich Strömungsgeschwindigkeiten vertikal LWZ = 1

17 instationär stationär Vergleich Strömungsgeschwindigkeiten horizontal LWZ = 1

18 instationär stationär Vergleich Temperaturen vertikal LWZ = 1

19 instationär stationär Vergleich Tracer CO 2 vertikal LWZ = 1

20 Konzentrationsänderung des CO 2 -Tracerstoffs

21 y h Strahleindringtiefe Drallauslaß in m zur Luftmenge im Heizfall

22 Strahleindringtiefe im Heizfall in m Luftmenge in % Konventionell Strahleindringtiefe Drallauslaß in m zur Luftmenge

23 Strahleindringtiefe im Heizfall in m Luftmenge in % Konventionell Strahleindringtiefe Drallauslaß in m zur Luftmenge

24 Strahleindringtiefe im Heizfall in m Luftmenge in % CrossXchange Konventionell Strahleindringtiefe Drallauslaß in m zur Luftmenge

25 Strahleindringtiefe im Heizfall in m Luftmenge in % CrossXchange Konventionell CrossXchange - Strahleindringtiefe Drallauslaß in m zur Luftmenge

26 12 Temperaturdifferenz in K % 20% 40% 60% 80% 100% Volumenstrom in % konv. Betrieb CrossXchange Temperaturübertragung im Heizfall mit Drallauslaß (6 m Höhe)

27 Q rel. Heizen % 20% 40% 60% 80% 100% Volumenstrom konv. Betrieb CrossXchange Relative Leistung im Heizfall mit Drallauslaß (6 m Höhe)

28 Messaufbau V = m³/h (Mischlüftung LW = 4 )

29 Luftgeschwindigkeit im Raum 0,360 0,310 Geschwindigkeit in m/s 0,260 0,210 0,160 0,110 0, m³/h konv. konv. CXC 10 s CXC 20 s CXC 30 s Variante CXC 40 s CXC 50 s CXC 60 s CXC 90 s CXC 120 s Summenwerte Diffusfeld 2,5 m Höhe Diffusfeld 1,75 m Höhe Diffusfeld 1,0 m Höhe Direktfeld 1,0 m Höhe Messung der Luftgeschwindigkeiten im Raum

30 Tu s v v Turbulenzgrad mit der Standardabweichung s V 1 n 1 n i 1 (v i v)² Zugluftrisko (Draught Risk) nach Fanger DR (34 ) (v L 0.05) 0.62 (0.37 v Tu 3,14) Turbulenz der Strömung

31 Turbulenzgrad 50,0 45,0 Turbublenzgrad in % 40,0 35,0 30,0 25,0 20, m³/h konv. konv. CXC 10 s CXC 20 s CXC 30 s CXC 40 s CXC 50 s CXC 60 s CXC 90 s CXC 120 s Variante Summenwerte Diffusfeld 2,5 m Höhe Diffusfeld 1,75 m Höhe Diffusfeld 1,0 m Höhe Direktfeld 1,0 m Höhe Messung der Turbulenzgrade im Raum

32 Zugluftrisiko (Anteil unzufriedener Personen) 60,0 55,0 50,0 45,0 Zugluftrisiko in % 40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0, m³/h konv. konv. CXC 10 s CXC 20 s CXC 30 s CXC 40 s CXC 50 s CXC 60 s Messung der Zugluftrisikos (DR) im Raum CXC 90 s CXC 120 s Variante Summenwerte Diffusfeld 2,5 m Höhe Diffusfeld 1,75 m Höhe Diffusfeld 1,0 m Höhe Direktfeld 1,0 m Höhe

33 Luftgeschwindigkeiten Raumluftgeschwindigkeiten in m/s 0,240 0,230 0,220 0,210 0,200 0,190 0,180 0,170 0,160 0,150 0,140 0,130 0,120 0,110 0,100 0,090 0, Variante in m³/h Konventinell Instationär Raumluftgeschwindigkeiten zum Volumenstrom

34 Turbulenzgrad 44,0 42,0 40,0 Turbulenzgrade in % 38,0 36,0 34,0 32,0 30,0 28,0 26, Variante in m³/h Konventinell Instationär Lokaler Turbulenzgrad zum Volumenstrom

35 Turbulenzgrad 44,0 42,0 40,0 Turbulenzgrade in % 38,0 36,0 34,0 32,0 30,0 28,0 26, Variante in m³/h Konventinell Instationär Potenziell (Instationär) Potenziell (Konventinell) Lokaler Turbulenzgrad zum Volumenstrom

36 Anwendung FH Soest

37 Anwendung FH Soest

38 Anwendung FH Soest

39 Zuluftmenge in % 100,0 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20, Zeit Typischer Luftmengenbedarf (Hörsaal)

40 100,0 90,0 Zuluftmenge in % 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 8.30,35 0,4 0,44 0, ,52 0,56 0,6 0, ,69 0,73 0,77 0, Zeit Konventionell CrossXchange Typischer Luftmengenbedarf (Hörsaal) im Vergleich

41 Lüftung Elektroenergiebedarf Lüftungswärme Zeit Konv. CXC Konv. CXC Delta Konv. CXC Delta % % KW KW KW KW KW KW 08:30:00 77,2 62,5 2,30 1,60 0,70 23,8 19,3 4,54 09:30:00 89,0 76,5 3,52 2,51 1,01 27,5 23,6 3,85 10:30:00 90,1 78,0 3,66 2,64 1,02 27,8 24,1 3,73 11:30:00 88,8 76,2 3,50 2,49 1,00 27,4 23,5 3,87 12:30:00 81,8 67,6 2,74 1,89 0,85 25,3 20,9 4,39 13:30:00 86,5 73,2 3,23 2,27 0,97 26,7 22,6 4,09 14:30:00 83,2 69,2 2,88 1,99 0,89 25,7 21,3 4,32 15:30:00 79,8 65,3 2,54 1,75 0,79 24,6 20,1 4,48 16:30:00 74,3 59,5 2,05 1,45 0,60 22,9 18,4 4,56 17:30:00 73,4 58,6 1,97 1,40 0,57 22,6 18,1 4,56 18:30:00 75,7 60,9 2,16 1,52 0,65 23,3 18,8 4,56 19:30:00 66,7 52,5 1,49 1,15 0,33 20,6 16,2 4,39 Mittelwerte 2,67 1,89 0,78 24,85 20,57 4,28 Basis : Auslegung mit V = m³/h und P el = 5 KW

42 Elektroenergiebedarf (konv.) Elektroenergiebedarf (instat.) 2,67 KW 1,89 KW Einspareffekt im Teillastbetrieb 0,78 KW 29,2 % Lüftungswärmebedarf (konv.) Lüftungswärmebedarf (instat.) 24,85 KW 20,57 KW Einspareffekt im Teillastbetrieb 4,28 KW 17,2 %

43 Steigerung der Lüftungseffektivität instationäre Raumströmung Stoßbetrieb durch impulsbehaftete Strömung Stationäre Raumströmungen werden verringert Verringerung der mittleren Strömungsgeschwindigkeiten im Raum Homogeneres und diffuseres Strömungsfeld Verringerung der Schadstoffkonzentrationen Höhere Temperaturdifferenzen sind möglich Reduzierung der Luftmengen im Teillastbetrieb

44 Dr.-Ing. Christoph Kaup Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

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