Forschungs- und Transferzentrum e.v. an der Westsächsischen Hochschule Zwickau. Messprotokoll

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1 Forschungs- und Transferzentrum ev an der Westsächsischen Hochschule Zwickau Messprotokoll Messungen an einem zentralen Wohnungslüftungsgerät nach dem Prüfverfahren zur energetischen Beurteilung von Passivhaus- Lüftungsgeräten für die Zertifizierung Passivhaus geeignete Komponente "novus 3" Auftraggeber: Paul Wärmerückgewinnung GmbH August-Horch-Straße Reinsdorf Prüfstelle: FTZ ev an der Westsächsischen Hochschule Zwickau Institut Energiemanagement PF 37 D-812 Zwickau - im Original gezeichnet - Prof Drrernat Matthias Hoffmann Dipl-Ing (FH) Sebastian Theil Zwickau, am 96 Dieser Bericht umfasst 14 Seiten Die Prüfergebnisse beziehen sich ausschließlich auf den Prüfgegenstand Seite 1 / 14

2 Gerätebeschreibung Gerät Bei dem Prüfling handelt es sich um ein zentrales Wohnungslüftungsgerät mit Wärmerückgewinnung Hersteller ist der Auftraggeber Angaben nach Typenschild des Gerätes: Bezeichnung novus 3 Seriennummer 49 Baujahr Version RECHTS Spannung 23 V / 5 Hz Nennleistung,14 kw Schutzart IP 4 AU FO AB ZU Forschungs- und Transferzentrum ev an der Westsächsischen Hochschule Zwickau Seite 2 / 14

3 Ventilatoren Die Ventilatoren sind wie folgt angeordnet: AU / ZU AB / FO zuluftseitig fortluftseitig Filter Außenluft Abluft F7 G4 Beide Filter sind Bestandteil des Gerätes (intern) Vereisungsschutz Wärmeübertrager Das Gerät besitzt keine interne Frostschutzeinrichtung und wurde mit einer externen Frostschutzeinrichtung außenluftseitig ausgerüstet Bestimmung des Standbyverlustes Standbyverlust,95 W Wiederanfahren nach Stromausfall Nach Stromausfall nimmt das Gerät den regulären Betrieb mit dem vor dem Ausfall bestehenden Einstellungen selbstständig wieder auf Forschungs- und Transferzentrum ev an der Westsächsischen Hochschule Zwickau Seite 3 / 14

4 Einsatzbereich und Volumenströme max Stufe n max bei Pa x 1,3² = 169 Pa 3 m³/h min Stufe n min bei Pa x,7² = 49 Pa 85 m³/h somit ergeben sich der Einsatzbereich und die Messpunkte wie folgt: Einsatzbereich oberer Punkt 231 m³/h mittlerer Volumenstrom 176 m³/h unterer Punkt 121 m³/h Messpunkte Messpunkt m³/h Messpunkt m³/h (Verhältnis der Teilbereiche: 1,38:1) Forschungs- und Transferzentrum ev an der Westsächsischen Hochschule Zwickau Seite 4 / 14

5 Dichtheitsprüfung - externe Leckagen Druckdifferenz zur Umgebung Pa 5 3 Au/Zu-Trakt m³/h,58 1, 1,93 2,61 Überdruck Leckluftstrom Ab/Fo-Trakt m³/h,83 1,44 2,5 3,39 gesamt m³/h 1,41 2,54 4,43 6, Druckdifferenz zur Umgebung Pa 5 3 Au/Zu-Trakt m³/h,56,9 1,75 2,49 Unterdruck Leckluftstrom Ab/Fo-Trakt m³/h,92 1,68 2,56 3,35 gesamt m³/h 1,48 2,58 4,31 5,84 Bezugswert für Dichtheitsprüfung (mittlerer Volumenstrom des Einsatzbereiches): 176 m³/h interne Leckage, Überdruck Unterdruck y =,61x,895 Leckluftstrom [m m³/h] 1, y =,753x,764,1 Druckdifferenz [Pa] Kennlinien,895 Leckluftstrom bei Überdruck : V L,Über =,61 p in m³/h Leckluftstrom bei Pa: V L, Über, Pa = 2,5 m³/h 1,4%,764 Leckluftstrom bei Unterdruck : V L,Unter =,753 p in m³/h Leckluftstrom bei Pa: V = 2,54 m³/h 1,4% L, Unter, Pa Forschungs- und Transferzentrum ev an der Westsächsischen Hochschule Zwickau Seite 5 / 14

6 Dichtheitsprüfung - interne Leckagen Überdruck Druckdifferenz AB/FO-AU/ZU Pa 5 3 interner Leckluftstrom m³/h,6 1, 1,48 1,98 Unterdruck Druckdifferenz AB/FO-AU/ZU Pa 5 3 interner Leckluftstrom m³/h,54,96 1,5 1,96 Bezugswert für Dichtheitsprüfung (mittlerer Volumenstrom des Einsatzbereiches): 176 m³/h interne Leckage, Überdruck Unterdruck Lec ckluftstrom [m³/h] 1, y =,472x,6545 y =,341x,7136,1 Druckdifferenz [Pa] Kennlinien,6545 Leckluftstrom bei Überdruck : V L,Über =,472 p in m³/h Leckluftstrom bei Pa: V L, Über, Pa =,96 m³/h,5%,7136 Leckluftstrom bei Unterdruck : V L,Unter =,341 p in m³/h Leckluftstrom bei Pa: V =,91 m³/h,5% L, Unter, Pa Forschungs- und Transferzentrum ev an der Westsächsischen Hochschule Zwickau Seite 6 / 14

7 Thermodynamische Prüfung - Messpunkt 1 Prüfpunkt Nennvolumenstrom: 144 m³/h Luftdruck: 97 mbar Umgebungsluft des Gerätes: 22, C el Leistungsaufnahme des Gerätes: externe Pressung: AU/ZU 98, Pa (ca 5/5 %) bei der Prüfung: 35,1 W AB/FO 97,6 Pa (ca 5/5 %) Standby-Betrieb:,95 W Luftstrom Messwerte Rechenwerte Lufttemperatur rel Feuchte Volumenstrom abs Feuchte Dichte Enthalpie Massenstrom Wärmestrom C % m³/h g/kg kg/m³ kj/kg kg/h kw AU 9,37 15,2 143,3 1,15 1,19 12,4 171,1,59 ZU,91 6,8 146,8 1,8 1,15 23,9 168,4 1,12 AB 21,61 39,4 147,7 6,59 1,14 38,6 168,5 1,8 FO,72 75,2 143,5 6,28 1,18 26,6 17, 1,26 Leistungsbilanz: Massenstrombilanz: ZU+FO (abgeführt) 2,37 kw ZU+FO (abgeführt) 338,4 kg/h AB+AU+P el (zugeführt) 2,43 kw AB+AU (zugeführt) 339,6 kg/h Differenz -,52 kw -1,1 kg/h Differenz -2,2 % -,3 % Temperatur-Änderungsgrad 1) (T ZU -T AU )/(T AB -T AU ):,94 Temperaturverhältnis 2) (T ZU -T AU )/(T AB -T AU )*MS ZU /MS AB :,94 effektiver Wärmebereitstellungsgrad:,95 spez elektr Leistungsaufnahme:,24 W/(m³/h) 1) Angabe Temperatur-Änderungsgrad nach DIN EN 38 (ohne Kondensation) 2) Angabe Temperaturverhältnis nach DIN EN (ohne Kondensation) Forschungs- und Transferzentrum ev an der Westsächsischen Hochschule Zwickau Seite 7 / 14

8 Thermodynamische Prüfung - Messpunkt 2 Prüfpunkt Nennvolumenstrom: 199 m³/h Luftdruck: 98 mbar Umgebungsluft des Gerätes:,8 C el Leistungsaufnahme des Gerätes: externe Pressung: AU/ZU 99,6 Pa (ca 5/5 %) bei der Prüfung: 45,6 W AB/FO 98,5 Pa (ca 5/5 %) Standby-Betrieb:,95 W Luftstrom Messwerte Rechenwerte Lufttemperatur rel Feuchte Volumenstrom abs Feuchte Dichte Enthalpie Massenstrom Wärmestrom C % m³/h g/kg kg/m³ kj/kg kg/h kw AU 9,42 32,4 195,6 2,44 1,21 15,6 235,7 1,2 ZU,17 16,3 199, 2,45 1,16 26,6 231, 1,71 AB,8 42,8 4,8 6,74 1,16 38,1 236,6 2,51 FO,96 76,7 198,1 6,44 1, 27,3 236,9 1,8 Leistungsbilanz: Massenstrombilanz: ZU+FO (abgeführt) 3,5 kw ZU+FO (abgeführt) 467,9 kg/h AB+AU+P el (zugeführt) 3,58 kw AB+AU (zugeführt) 472,3 kg/h Differenz -,73 kw -4,5 kg/h Differenz -2,1 % -1, % Temperatur-Änderungsgrad 1) (T ZU -T AU )/(T AB -T AU ):,94 Temperaturverhältnis 2) (T ZU -T AU )/(T AB -T AU )*MS ZU /MS AB :,92 effektiver Wärmebereitstellungsgrad:,93 spez elektr Leistungsaufnahme:,23 W/(m³/h) 1) Angabe Temperatur-Änderungsgrad nach DIN EN 38 (ohne Kondensation) 2) Angabe Temperaturverhältnis nach DIN EN (ohne Kondensation) Forschungs- und Transferzentrum ev an der Westsächsischen Hochschule Zwickau Seite 8 / 14

9 Frostschutzabschaltung für hydraulisches Heizregister in der Zuluft Ein event nachgeschaltetes zuluftseitiges hydraulisches Heizregister ist durch eine Frostschutzschaltung geschützt Diese arbeitet mit Hilfe eines Temperaturfühlers in der Zuluft Unterschreitet die Zulufttemperatur an diesem Fühler einen hinterlegten Grenzwert, so schaltet der Zuluftventilator ab Wird dieser Grenzwert wieder überschritten, läuft der Zuluftventilator wieder an Messparameter: Volumenstrom der oberen Grenze des Einsatzbereiches: ca 23m³/h Differenzdruck AU/ZU (externe Pressung): ca Pa (zu jeweils 5%) Differenzdruck AB/FO (externe Pressung): ca Pa (zu jeweils 5%) Für die Bestimmung der Abschalttemperatur des Zuluftventilators wurde im Versuch die Abluftöffnung verschlossen (AB / FO - Volumenstrom = ) Die messtechnisch ermittelte Schaltschwelle liegt bei einer Zulufttemperatur von ca 4,8 C Die Ventilatorabschaltung wird im Display der Bedieneinheit als Warnung angeziegt Frostschutzabschaltung für hydraulisches Heizregister in der Zuluft Vol-str AB Vol-str FO Pel,12 5, 4,8 3,6,4,2, 1:35,14 6 1:3,16 7 1:25,18 8 1:, 9 1:15,22 1:,24 1 1:5,26 1 1:,28 13 :55,3 14 :5,32 15 :45,34 16 :4,36 17 :35,38 18 :3,4 19 :25,42 :,44 2 :15,46 2 :,48 23 :5,5 elektrische Leistungsaufnahme [kw] Vol-str ZU 24 : Volumenstrom [m³/h] Vol-str AU 25 Frostschutzabschaltung für hydraulisches Heizregister in der Zuluft T_AB T_FO Pel,12 5, 4,8 3,6 2,4 1,2, 1:35,14 6 1:3,16 7 1:25,18 8 1:, 9 1:15,22 1:, :5, :,28 13 :55,3 14 :5,32 15 :45,34 16 :4,36 17 :35,38 18 :3,4 19 :25,42 :,44 21 :15,46 22 :,48 23 :5,5 elektrische Leistungsaufnahme [kw] T_ZU 24 : Temperatur [ C] T_AU 25 Forschungs- und Transferzentrum ev an der Westsächsischen Hochschule Zwickau Seite 9 / 14

10 Schaltschwelle der Werkseinstellung Durch eine Frostschutzsicherung soll der Wärmeübertrager gegen dauerhaftes Vereisen geschützt werden Ein Temperaturfühler in der Außenluft erfasst die Temperatur und schaltet bei Über- / Unterschreitung eines hinterlegten Grenzwertes das Vorheizregister ab / zu Messparameter: Volumenstrom der oberen Grenze des Einsatzbereiches: ca 23m³/h Differenzdruck AU/ZU (externe Pressung): ca Pa (zu jeweils 5%) Differenzdruck AB/FO (externe Pressung): ca Pa (zu jeweils 5%) Abluftkondition: 21 C / 5% rf Die messtechnisch ermittelte Schaltschwelle liegt bei einer Außenlufttemperatur von ca -4,5 C Schaltschwelle der Werkseinstellung Vol-str AU Vol-str ZU Vol-str AB Vol-str FO rf AU rf ZU rf AB rf FO Pel Volumenstrom m [m³/h] / relative Feuchte [%] ,1,115,1,5,,95,9,85,8,75,7,65,6,55,5,45,4,35,3,25,,15,,5, : : : : e Leistungsaufnahme [kw] : :5 : :15 : :25 elektrische : : Schaltschwelle der Werkseinstellung T_AU T_ZU T_AB T_FO Pel Temperatur [ C] ,1,115,1,5,,95,9,85,8,75,7,65,6,55,5,45,4,35,3,25,,15,,5, elek ktrische Leistungsaufnahme [kw] : :5 : :15 : :25 Forschungs- und Transferzentrum ev an der Westsächsischen Hochschule Zwickau Seite / 14

11 Wirksamkeit Vereisungsschutz In diesem zwölfstündigen Dauerversuch ist die Wirksamkeit des Vereisungsschutzes für den Wärmetauscher nachzuweisen Messparameter: Volumenstrom der oberen Grenze des Einsatzbereiches: ca 23m³/h Differenzdruck AU/ZU (externe Pressung): ca Pa (zu jeweils 5%) Differenzdruck AB/FO (externe Pressung): ca Pa (zu jeweils 5%) Abluftkondition: 21 C / 5% rf Außenluft: -15 C Aus anlagentechnischen Gründen konnte die Außentemperatur nicht über die komplette Versuchsdauer von 12 Stunden auf -15 C gehalten wer den Die Ergebnisse des Versuchs sind trotzdem aussagekräftig, wie nachfolgend dargestellt Wirksamkeit Vereisungsschutz Vol-str ZU Vol-str AB Vol-str FO rf AU rf ZU rf AB rf FO Pel 25 1, 24 1, , 2 1,5 2 1,,95 19,9 18,8 16,75 15,7 14,65 13,6 1,55 1,5,45 9,4 8 elektrische Leistungsaufnahme [kw],85 17, : 11: : 9: 8:, 7:,5 6:, 5:,15 4:, 3 3:,25 4 2:,3 5 1: 6 : Volumenstrom [m³/h] / relative Feuchte [%] Vol-str AU Wirksamkeit Vereisungsschutz T_AU T_ZU T_AB T_FO Pel 25 1, 1,15 1, 1,5 1,,95 15,9,8 Temperatur [ C],75,7 5,65,6,55,5,45-5,4 elektrische Leistungsaufnahme [kw],85,35,3 -,25,,15-15,,5 12: 11: : 9: 8: 7: 6: 5: 4: 3: 2: 1:, : - Forschungs- und Transferzentrum ev an der Westsächsischen Hochschule Zwickau Seite 11 / 14

12 Die Sichtprüfung zum Abschluß der Untersuchung zeigte partiellen Eisansatz auf der Fortluftseite des Wärmeübertragers (Bild unten) FO ZU AU AB FO (Ausschnitt der Wärmeübertragerfläche) Eisansatz auf der Fortluftseite im Wärmetauscher Forschungs- und Transferzentrum ev an der Westsächsischen Hochschule Zwickau Seite 12 / 14

13 Messung der Grenztemperatur Bei deaktivierter Vorheizung ist zu ermitteln, bei welcher Außenlufttemperatur die Fortlufttemperatur die Frostgrenze erreicht Messparameter: mittlerer Volumenstrom des Einsatzbereiches: ca 176m³/h Differenzdruck AU/ZU (externe Pressung): ca Pa (zu jeweils 5%) Differenzdruck AB/FO (externe Pressung): ca Pa (zu jeweils 5%) Bei einer Außenlufttemperatur von - C wurde die Frostgrenze der Fortluft erreicht Messung der Grenztemperatur Vol-str AU Vol-str ZU Vol-str AB Vol-str FO rf AU rf ZU rf AB rf FO Pel nstrom [m³/h] / relative Feuchte [%] ,5,45,4,35,3,25,,15,,5, : :5 : :15 Volumen elektr rische Leistungsaufnahme [kw] : :25 :3 :35 :4 :45 :5 :55 1: 1:5 Messung der Grenztemperatur T_AU T_ZU T_AB T_FO Pel Temperatur [ C] ,5,45,4,35,3,25,,15,,5, : :5 : :15 : :25 :3 :35 elektrische Leistungsaufnahme [kw] :4 :45 :5 :55 1: 1:5 Forschungs- und Transferzentrum ev an der Westsächsischen Hochschule Zwickau Seite 13 / 14

14 Behaglichkeitskriterium Bei aktiver Frostschutzeinrichtung und Außluftentemperaturen bis - C ist eine Zulufttemperatur von >16,5 C nachzuweisen Messparameter: Volumenstrom der oberen Grenze des Einsatzbereiches: ca 23m³/h Differenzdruck AU/ZU (externe Pressung): ca Pa (zu jeweils 5%) Differenzdruck AB/FO (externe Pressung): ca Pa (zu jeweils 5%) Bei einer Außenlufttemperatur von - C wurde eine Zulufttemperatur von ca 19 C messtechnisch ermittelt Messung Schaltschwelle der Werkseinstellung Vol-str AU Vol-str ZU Vol-str AB Vol-str FO rf AU rf ZU rf AB rf FO Pel 25, ,55 2 2,5, , , ,3 1 1,25 9, 8 elektrische Leistungsaufnahme [kw] Volumenstrom [m³/h] / relative Feuchte [%] 19 7,15 6 5, 4 3,5 1:25 1: 1:15 1: 1:5 1: :55 :5 :45 :4 :35 :3 :25 : :15 : :5, : Messung Schaltschwelle der Werkseinstellung T_ZU T_AB T_FO Pel,6,55,5,4,35,3,25, elektrische Leistungsaufnahme [kw],45,15,,5 1:25 1: 1:15 1: 1:5 1: :55 :5 :45 :4 :35 :3 :25 : :15 : :5, : Temperatur [ C] T_AU Forschungs- und Transferzentrum ev an der Westsächsischen Hochschule Zwickau Seite 14 / 14