Lüftungs- und Klimaanlagen 1. Teil

Transkript

1 Lüftungs- und Klimaanlagen 1. Teil Technische Gebäudeausrüstung PD Dr.-Ing. habil. Stefan Wirth öbuv Sachverständiger für Heizung-, Lüftungs-, Klima- und Sanitärtechnik

2 Lüftungs- und Klimaanlage (1. Teil) Inhaltsübersicht 1. Teil 1 Definitionen und schematische Übersicht 2 Thermische Behaglichkeit 3 Raumluftqualität 4 Feuchte Luft 2. Teil 5 Wohnungslüftung 6 Lüftung in Sonderbauten 7 Raumluftkonditionierung in Sonderbauten 8 Forderungen der Energieeinsparverordnung 3. Teil 9 Zentrale Lüftungsanlagen 10 Dezentrale Lüftungs- und Klimaanlagen 11 Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik 12 Gebäudeautomation 2

3 1 Definitionen und schematische Übersicht Definitionen nach DIN EN (1. Teil) Raumkühlsystem Vorrichtung, die in der Lage ist, die Behaglichkeitsbedingungen in einem Raum innerhalb eines definierten Bereichs zu halten. ANMERKUNG Dieser Begriff umfasst Klimaanlagen und flächenorientierte Systeme. Aufenthaltsbereich Üblicherweise bezeichnet Aufenthaltsbereich nur Bereiche, die für den Aufenthalt von Personen ausgelegt sind; ein Aufenthaltsbereich ist definiert als das Luftvolumen, das durch festgelegte horizontale und vertikale Ebenen umschlossen ist. Abstand von der folgenden Innenfläche Üblicher Bereich (m) Standardwert (m) Fußboden (untere Begrenzung) A 0,00 bis 0,20 0,05 Fußboden (obere Begrenzung) B 1,30 bis 2,00 1,80 Außenfenster und -türen C 0,50 bis 1,50 1,00 Heiz- und/oder Klima-Geräte D 0,50 bis 1,50 1,00 Außenwand E 0,15 bis 0,75 0,50 Innenwand F 0,15 bis 0,75 0,50 Türen, Durchgangsbereiche usw. G besondere Vereinbarung b Quelle: DIN EN

4 1 Definitionen und schematische Übersicht Definitionen nach DIN EN (2. Teil) A B Legende A Vertikalschnitt B Grundriss Quelle: DIN EN

5 1 Definitionen und schematische Übersicht Definitionen nach DIN EN (3. Teil) Lüftungseffektivität Beziehung zwischen den Verunreinigungskonzentrationen der Zuluft, der Abluft und der Raumluft im Atmungsbereich (innerhalb des Aufenthaltsbereiches). Sie ist definiert als ε v = (c ETA - c SUP ) / ( c IDA - c SUP ) Dabei ist ε v die Lüftungseffektivität; c ETA die Verunreinigungskonzentration der Abluft in mg m -3 c IDA die Verunreinigungskonzentration der Raumluft (Atmungsbereich innerhalb des Aufenthaltsbereiches); in mg m -3 c SUP die Verunreinigungskonzentration der Zuluft, in mg m -3 bedarfsgeregelte Lüftung Lüftungsanlage, bei der der Luftvolumenstrom in Abhängigkeit von der Luftqualität, der Feuchte, der Belegung oder einem anderen Indikator für den Lüftungsbedarf geregelt wird Lüftungsanlage Kombination von Geräten zur Versorgung von Innenräumen mit Außenluft und zur Abführung verschmutzter Raumluft 5

6 1 Definitionen und schematische Übersicht Definitionen nach DIN EN (4. Teil) spezifische Ventilatorleistung Die spezifische Ventilatorleistung für das Gebäude oder die gesamte Anlage (SFP) ist die Summe der von allen Ventilatoren im Luftverteilungssystem verbrauchten elektrischen Leistung, dividiert durch den Gesamtluftvolumenstrom durch das Gebäude bei Auslegungslasten, in W m - 3 s. Die spezifische Leistung eines jeden Ventilators ist definiert als P SFP = P / qv = Δp / ηtot Dabei ist PSFP die spezifische Ventilatorleistung, in W /m3s; P die elektrische Wirkleistung des Ventilatormotors, in W; qv der Nennluftvolumenstrom durch den Ventilator, in m3 s - 1; Δp die Gesamtdruckerhöhung des Ventilators; in Pa ηtot der Gesamtwirkungsgrad von Ventilator, Motor und Antrieb in eingebautem Zustand. (Hinweis: P = (qv x Δp)/ηtot) bedarfsgeregelte Lüftung Lüftungsanlage, bei der der Luftvolumenstrom in Abhängigkeit von der Luftqualität, der Feuchte, der Belegung oder einem anderen Indikator für den Lüftungsbedarf geregelt wird Lüftungsanlage Kombination von Geräten zur Versorgung von Innenräumen mit Außenluft und zur Abführung verschmutzter Raumluft 6

7 1 Definitionen und schematische Übersicht Quelle: DIN EN

8 1 Definitionen und schematische Übersicht Nr. (Bild 1) Luftart Abkürzung Farbe Definition 1 Außenluft ODA Grün 2 Zuluft SUP Blau Unbehandelte Luft, die von außen in die Anlage oder in eine Öffnung einströmt Luftstrom, der in den behandelten Raum eintritt oder Luft, die in die Anlage eintritt, nachdem sie behandelt wurde 3 Raumluft IDA Grau Luft im behandelten Raum oder Bereich 4 Überströmluft TRA Grau 5 Abluft ETA Gelb 6 Umluft RCA Orange Raumluft, die vom behandelten Raum in einen anderen behandelten Bereich strömt Luftstrom, der den behandelten Raum verlässt Abluft, die der Luftbehandlungsanlage wieder zugeführt wird und als Zuluft wiederverwertet wird 7 Fortluft EHA Braun Luftstrom, der ins Freie strömt 8 Sekundärluft SEC Orange Luftstrom, der einem Raum entnommen und nach Behandlung demselben Raum wieder zugeführt wird Quelle: DIN EN

9 1 Definitionen und schematische Übersicht Nr. (Bild 1) Luftart Abkürzung Farbe Definition 9 Leckluft LEA Grau 10 Infiltration INF Grün 11 Exfiltration EXF Grau 12 Mischluft MIA Außenluft Einzelraum Zuluft Einzelraum Abluft Einzelraum Fortluft Einzelraum SRO SRS SET SEH Ströme mit unterschiedlichen Farben Grün Blau Gelb Braun Quelle: DIN EN unbeabsichtigter Luftstrom durch undichte Stellen der Anlage Lufteintritt in das Gebäude über Undichtheiten in der Gebäudehülle Luftaustritt aus dem Gebäude über Undichtheiten in der Gebäudehülle Luft, die zwei oder mehr Luftströme enthält Unbehandelte Luft, die von außen in die Einzelraum-Luftbehandlungseinheit oder Öffnung eines Einzelraums einströmt Luftstrom, der in den behandelten Raum eintritt Luftstrom, der den behandelten Raum verlässt und in eine Einzelraum-Luftbehandlungseinheit einströmt Luftstrom, der aus einer Einzelraum-Luftbehandlungseinheit ins Freie strömt

10 2 Thermische Behaglichkeit Text ppd (predicted percentage of dissatiesfied) als Funlktion des pmv (predicted mean vote) 10

11 2 Thermische Behaglichkeit Kategorie Thermischer Zustand Lokale Unbehaglichkeit ppd pmv DR Schichtung Fußboden Strahlung I < 6-0,2<pmv<0,2 <10 <3 <10 <5 II < 10-0,5<pmv<0,5 <20 <5 <10 <5 III < 15-0,7<pmv<0,7 <30 <10 <15 <10 Kategorisierung nach DIN EN ISO 7730 und DIN EN 15251! 11

12 2 Thermische Behaglichkeit Quelle: DIN EN ISO 7730! 12

13 2 Thermische Behaglichkeit Quelle: DIN EN ISO

14 2 Thermische Behaglichkeit 100 DR als Funktion des Turbulenzgrads (0,2 m/s) 180 DR als Funktion der Strömungsgeschwindigkeit (25 C) Draught Risk DR [%] C 25 C Draught Risk DR [%] TU = 20 % TU = 40 % Turbulenzgrad [%] 0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 Strömungsgeschwindigkeit [ms] 14

15 2 Thermische Behaglichkeit Strömungsgeschwindigkeit: 0,12 m/s Lufttemperatur: 21,64 C Turbulenzgrad 71 % Draught Risk: 15 % Problem: Zugbeschwerden bei gerichteter Luftströmung und partiell unbekleidetem Körper (z.b. Fallluftströmung in Kopfnähe) 15

16 Lüftungs- und Klimaanlagen (1. Teil) 3 Raumluftqualität Kohlendioxid als Pilotstoff zur Bewertung der Raumluftqualität - von Pettenkoffer definiert - Kohlendioxid als Kriterium für die Verunreinigung der Raumluft. MAximalwert 1000 ppm (bezogen auf den im Freien ca vorzufindenden CO2-Gehalt der Außenluft) - V = K /(ki - ka) Hierin bedeuten V Volumenstrom zur Einhaltung einer bestimmten Schadstoffkonzentration (z.b. Kohlendioxid) z.b. in m 3 /h K Menge des im Raum z.b. stündlich anfallende Schadstoffes (z.b. 0,02 m 3 /h Kohlendioxid eines Menschen bei niedriger Aktivität ki Schadstoffkonzentration der Raumluft z.b. in ppm ka Schadstoffkonzentration der Außenluft z.b. in ppm Beispiel: Außenluft: 350 ppm Kohlendioxid Raumluft: Begrenzung auf ppm Kohlendioxid Außenluftvolumenstrom: 30,8 m 3 /h - Problem: Kohlendioxid ist geruchsos, so dass keine geruchlichen Beeinträchtigungen erfasst werden 16

17 Lüftungs- und Klimaanlagen (1. Teil) 3 Raumluftqualität Quelle: Recknagel: Taschenbuch für Heiz- und Klimatechnik 17

18 Lüftungs- und Klimaanlagen (1. Teil) 3 Raumluftqualität 3 Standardpersonen in olf + 4 gleichwertige Standardpersonen in olf 7 gleichwertige Standardpersonen in olf Bild Die Verunreinigungslast in einem Büro dargestellt in Personen-Gleichwerten (Beispiel). Quelle: Recknagel: Taschenbuch für Heiz- und Klimatechnik 18

19 Lüftungs- und Klimaanlagen (1. Teil) 3 Raumluftqualität Quelle: Recknagel: Taschenbuch für Heiz- und Klimatechnik 19

20 Lüftungs- und Klimaanlagen (1. Teil) 3 Raumluftqualität PD = exp ( 0, 18 5, 28 ACC) exp ( 0, 18 5, 28 ACC) Raumluftqualität Unzufriedene Prozent Empfundene Luftqualität dezipol Erforderliche Luftrate *) l/s olf hoch (A) Standard (B) Minimum (C) ,0 1,4 2, *) Annahme: Reine Außenluft und eine Lüftungseffektivität von 1 Quelle: Recknagel: Taschenbuch für Heiz- und Klimatechnik 20

21 Lüftungs- und Klimaanlagen (1. Teil) 3 Raumluftqualität Raumtyp Kategorie Außenluftvolumenstrom in l/(sm²) sehr schadstoffarmes Gebäude schadstoffarmes Gebäude nicht schadstoffarmes Gebäude Einzelbüro 10 m² je Person - Aktennotiz - I 1,5 2,0 3,0 II 1,0 1,4 2,1 III 0,6 0,8 1,2 Großraumbüros 15 m² je Person Konferenzräume 2,0 m² je Person Versammlungsstätten 0,75 m² je Person Gaststätten 1,5 m² je Person Klassenräume 2,0 m² je Person Kindergarten 2,0 m² je Person Verkaufsstätten 7 m² je Person I 1,2 1,7 2,7 II Amts/Landgericht?, 0,8 Gesch.-Nr.:?? 1,2 1,9 III./. 0,5 0,7 1,1? I 5,5 6,0 7,0 II 3,8 4,2 4,9 III a) Allgemein 2,2 2,4 2,8??? I 15, An diesem Termin nahmen teil: II 10,8 11,2 11,9 Herr? III Der Unterzeichner 0,8 6,4 6,8 I 7,5 8,0 9,0 II b)? 5,2 5,6 6,3 III 3,0 3,2 3,6 I 5,5 6,0 7,0 II 3,8 4,2 4,9 III 2,2 2,4 2,8 I 6,5 7,0 8,0 II Aufgestellt: 4,5 4,9 5,8 Karlsruhe, den?? III 2,6 2,8 3,2 I 3,1 4,1 5,1 Dr.- Ing. habil. Stefan Wirth II Vereid. Sachverständiger 2,2 2,9 3,6 III 1,3 1,7 2,1 21

22 4 Feuchte Luft Feuchte Luft - Beschreibung in der Technischen Gebäudeausrüstung über das Mollier oder h,x-diagramm - Diagramm zur Beschreibung der Zustandsänderung feuchter Luft - Bei definierten Anfangs- und Endbedingungen einer Zustandsänderung sind Heiz- Kühl-, Enfeuchtungs- und Befeuchtungsleistungen ermittelbar. - Schiefwinkliges Koordiantensystem (nicht die Temperatur, sondern die Enthalpie werden auf der Ordinate aufgetragen) - In dem Diagramm sind folgende Größen enthalten + Absolute Feuchtigkeit der Luft (Abzisse) + Enthalpie der Luft (Ordinate; Wärmeinhalt ) + Lufttemperatur (Trockenkugeltemperatur) + Feuchtkugeltemperatur + rel. Feuchtigkeit + Dichte + Wasserdampfpartialdruck - Über den Randmaßstab ist die Befeuchtungsleistung ermittelbar 22

23 4 Feuchte Luft 23

24 4 Feuchte Luft 24

25 4 Feuchte Luft 25

26 4 Feuchte Luft 26

27 4 Feuchte Luft 27