Instationäre Raumlüftung
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- Kerstin Bayer
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1 Instationäre Raumlüftung Dr.-Ing. Christoph Kaup Fachverband Gebäude Klima e. V.
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8 CFD (Computational Fluid Dynamics) Berechnungen verschiedener Varianten zur Hallenbelüftung mit dem 3D-Strömungssimulationsprogramm ANSYS CFX (TÜV Süd) Vergleich konventionelle Lüftung LWZ = 1 LWZ = 2 Intermittierende Lüftung LWZ = 1 (Zu- und Abluft getrennt) LWZ = 2 (Zu- und Abluft kombiniert)
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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 Instationäre Raumströmung Schaltzyklen
15 instationär stationär Vergleich Strömungsgeschwindigkeiten vertikal LWZ = 1
16 instationär stationär Vergleich Temperaturen vertikal LWZ = 1
17 instationär stationär Vergleich Tracer CO 2 vertikal LWZ = 1
18 Konzentrationsänderung des CO 2 -Tracerstoffs
19 y h Strahleindringtiefe Drallauslaß in m zur Luftmenge im Heizfall
20 Strahleindringtiefe im Heizfall in m Luftmenge in % Konventionell Strahleindringtiefe Drallauslaß in m zur Luftmenge
21 Strahleindringtiefe im Heizfall in m Luftmenge in % Konventionell Strahleindringtiefe Drallauslaß in m zur Luftmenge
22 Strahleindringtiefe im Heizfall in m Luftmenge in % CrossXchange Konventionell Strahleindringtiefe Drallauslaß in m zur Luftmenge
23 Strahleindringtiefe im Heizfall in m Luftmenge in % CrossXchange Konventionell CrossXchange - Strahleindringtiefe Drallauslaß in m zur Luftmenge
24 12 Temperaturdifferenz in K % 20% 40% 60% 80% 100% Volumenstrom in % konv. Betrieb CrossXchange Temperaturübertragung im Heizfall mit Drallauslaß (6 m Höhe)
25 Q rel. Heizen % 20% 40% 60% 80% 100% Volumenstrom konv. Betrieb CrossXchange Relative Leistung im Heizfall mit Drallauslaß (6 m Höhe)
26 Luftmenge in % Effektivität zur Konventionellen Lüftung CrossXchange Konventionell Effektive Luftmengen im Vergleich
27 30,0 Effektivität der instationären Strömung in % 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0, Luftmenge in % CrossXchange Effektivitätssteigerung zur konventionellen Lüftung
28 x kr Kritischer Strahlweg Drallauslass in m im Kühlfall
29 Kritischer Strahleweg x kr im Heizfall in m 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0 90,0 100,0 110,0 Luftmenge in % Konventionell Instationär Linear (Konventionell) Kritischer Strahlweg x kr Drallauslass in m zur Luftmenge
30 Messaufbau V = m³/h (Mischlüftung LW = 4 )
31 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
32 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
33 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
34 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
35 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
36 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
37 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
38 Anwendung FH Soest
39 Anwendung FH Soest
40 Anwendung FH Soest
41 Zuluftmenge in % 100,0 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20, Zeit Typischer Luftmengenbedarf (Hörsaal)
42 100,0 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
43 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
44 Elektroenergiebedarf (konv.) Elektroenergiebedarf (instat.) Einspareffekt im Teillastbetrieb 2,67 KW 1,89 KW 0,78 KW 29,2 % Lüftungswärmebedarf (konv.) Lüftungswärmebedarf (instat.) Einspareffekt im Teillastbetrieb 24,85 KW 20,57 KW 4,28 KW 17,2 %
45 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
46 Fachverband Gebäude Klima e. V. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
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