Lüftungs- und Klimatechnik

Transkript

1 Lüftungs- und Klimatechnik Daniel Graf, Dipl. HLK-Ing. FH, Dr. Eicher + Pauli AG, Liestal Vorbereitungskurs auf die höhere Fachprüfung für eidg. dipl. Energie- und Effizienzberater/in Modul 3 Lüftungs- und Klimatechnik, 28. August 2015

2 Inhaltsübersicht Grundlagen der Lüftungs- und Klimatechnik Systeme in der Lüftungs- und Klimatechnik Bauteile in der Lüftungs- und Klimatechnik Dimensionierung von Lüftungs- und Klimatechnik Energieeffizienz bei Lüftungs- und Klimaanlagen Beispiele 2

3 Grundlagen Aufgabe der Lüftungs- und Klimatechnik Wann ist der Bedarf einer Lüftungs- oder Klimaanlage gegeben? 3

4 Grundlagen Aufgabe der Lüftungs- und Klimatechnik Und was sagt die Norm SIA 382/1? 4

5 Grundlagen Aufgabe der Lüftungs- und Klimatechnik Abführen von Luftverunreinigungen Gerüche Schadstoffe Mikroben, Keime Beispiele WC-Abluft, Küchen Industrieanlagen Operationsräume 5

6 Grundlagen Aufgabe der Lüftungs- und Klimatechnik Abführen sensibler Wärmelasten Heizlasten Kühllasten Beispiele Büro- und Verwaltungsgebäude Spitäler Theater, Kino TV-Studios 6

7 Grundlagen Aufgabe der Lüftungs- und Klimatechnik Abführen latenter Wärmelasten Befeuchtung Entfeuchtung Beispiele Schwimmbäder Museen Bibliotheken Papierindustrie 7

8 Grundlagen Aufgabe der Lüftungs- und Klimatechnik Kontrolle von Druckverhältnisse Über-/Unterdruck Beispiele Gastronomiebereich Raucherräume Laborräume Autopsie, Pathologie 8

9 Grundlagen Klassifikation von Lüftungs- und Klimatechnik Lüftungs- und Klimatechnik ist ein Teilgebiet der Lufttechnik, das im wesentlichen 3 Bereiche umfasst: Raumlufttechnik Prozesslufttechnik (Bsp.: Trockner, Abscheider, Spanabsaugung) Sonderanlagen (Bsp.:Textilanlagen, Kraftwerksanlagen) Wir befassen uns mit der Raumlufttechnik! 9

10 Grundlagen Klassifikation von Lüftungs- und Klimatechnik Anlagetypen nach SIA 382/1: Gliederung aufgrund der Anzahl der verschiedenen thermodynamischen Luftbehandlungsfunktionen (Heizen, Kühlen, Befeuchten ) 10

11 Grundlagen Klassifikation von Lüftungs- und Klimatechnik Einteilung von Lüftungs- und Klimaanlagen in verfahrenstechnische Merkmale 11

12 Grundlagen Luftarten in Lüftungs- und Klimatechnik Aussenluft Frischluft von Aussen Zuluft Aufbereitete Luft welche dem Raum zugeführt wird Abluft Belastete Luft, welche dem Raum abgeführt wird Fortluft Belastete Luft, welche ins Freie abgeleitet wird Umluft Wird dem Raum entzogen und wieder zugeführt 12

13 Grundlagen Luftarten in Lüftungs- und Klimatechnik 1 Aussenluft 2 Zuluft 5 Abluft 7 Fortluft 8 Umluft 13

14 Grundlagen Behaglichkeit 14

15 Grundlagen Behaglichkeit Damit die Anforderungen an eine Lüftungs- und Klimaanlage in Bezug auf System, Lufteinführung, Temperatur und Feuchtigkeit etc. definiert werden kann, muss für Räume mit Personenaufenthalt zuerst die Behaglichkeit festgehalten werden! 15

16 Grundlagen Behaglichkeit Wesentliche Grössen für das Wohlbefinden von Personen in Gebäuden: Thermische Behaglichkeit Luftqualität Luftfeuchte Akustische Situation Art der Tätigkeit und Arbeitsplatzgestaltung Beleuchtung und Farben Raumgrösse und Möblierung Möglichkeit der manuellen Fensteröffnung Aussicht Arbeitsbedingungen und -klima Persönliche Faktoren Andere Einflüsse wie elektromagnetische Felder, Erdstrahlen etc. 16

17 Grundlagen Behaglichkeit, Aufenthaltsbereich Distanz von der inneren Oberfläche Distanz A Böden (untere Begrenzung) 0.05 m B Böden (obere Begrenzung) - Vorwiegend sitzende Tätigkeit - Vorwiegend stehende Tätigkeit 1.30 m 1.80 m C Aussenfenster/-türen 1.00 m D Heizkörper/Klimageräte 0.60 m E Aussenwände 0.50 m F Innenwände 0.50 m G Türen, Durchgangsbereiche Spezialfall Die Einhaltung der Behaglichkeit bezieht sich nur auf den Aufenthaltsbereich! 17

18 Grundlagen Behaglichkeit, Einflussfaktoren Einflussfaktoren für die thermische Behaglichkeit eines Menschen: Raum Oberflächentemperatur der Umgebungsflächen Mensch Tätigkeit (Wärmeabgabe) Bekleidung (clo-werte) Gebäudetechnik Raumlufttemperatur Luftbewegung, Raumluftgeschwindigkeit Raumluftqualität Raumluftfeuchte 18

19 Grundlagen - Raumluftströmungen in einem Raum Mischlüftung Verdrängungsströmung 19

20 Grundlagen - Raumluftströmungen in einem Raum Mischlüftung Lufteinführung über hochinduktive Zuluftauslässe Gute Durchmischung der Zuluft mit der Raumluft (Verdünnungsprinzip) Grosse Heiz-/Kühllasten können abgeführt werden, da die Zulufttemperatur mit bis zu 10K Temperaturdifferenz eingeblasen werden kann 20

21 Grundlagen - Raumluftströmungen in einem Raum Beispiele von typischen Luftauslässen bei Mischlüftungen 21

22 Grundlagen - Raumluftströmungen in einem Raum Verdrängungsströmung Kolben- resp. Verdrängungsströmung, auch Quelllüftung genannt Zulufteinführung mit Untertemperatur (Kaltluftsee) Lufteinführung laminar (gerichtete Luftströmung) Relativ hohe Luftgeschwindigkeiten im Aufenthaltsbereich Kleine Turbulenzgrade Wärmequellen im Raum (Personen, Geräte) treiben die Raumströmung an 22

23 Grundlagen - Raumluftströmungen in einem Raum Beispiele von typischen Luftauslässen bei Verdrängungsströmungen 23

24 Systeme in der Lüftungs- und Klimatechnik Die Wahl des richtigen Lüftungssystems hängt von verschiedenen Faktoren ab: Welche Aufgaben hat die Lüftung zu erbringen (Heizen, Kühlen, Beoder Entfeuchten)? Welches WRG-System eignet sich am besten (hinsichtlich Aufgabenstellung der Lüftung, der Hygiene und in Bezug auf Energieeffizienz)? Wie wird das Raumklima geregelt? Über die Lüftung oder durch statische Systeme wie Heizkörper, Kühldecken etc.)? Räumliche Gegebenheiten (z.b. Zuluftmonobloc im UG, Fortluftmonobloc auf dem Dach etc.) 24

25 Systeme in der Lüftungs- und Klimatechnik Zuluftanlage mit Lufterwärmung 25

26 Systeme in der Lüftungs- und Klimatechnik Zuluftanlage mit Lufterwärmung Vorteil: Sehr einfache Regulierung Nachteil: Regelung Raumkondition nur für einen Raum möglich Hohe Energiekosten beim Fehlen einer dazugehörigen Abluft (keine WRG) Anwendungen: Kleinere Bürobauten Lagerlüftung Archivbelüftung 26

27 Systeme in der Lüftungs- und Klimatechnik Einfache Abluftanlage 27

28 Systeme in der Lüftungs- und Klimatechnik Einfache Abluftanlage Vorteil: Sehr einfache Regulierung Nachteil: Regelung Raumkondition nur für einen Raum möglich Hohe Energiekosten verursacht durch Nachströmen unbehandelter Aussenluft Anwendungen: Kleinere Bürobauten Lagerlüftung WC-Anlagen Kleinküchen 28

29 Systeme in der Lüftungs- und Klimatechnik Abluftanlage mit Abwärmenutzung 29

30 Systeme in der Lüftungs- und Klimatechnik Abluftanlage mit Abwärmenutzung Vorteil: Sehr einfache Regulierung Nutzung der Abluftwärme auf hohem Temperaturniveau Nachteil: Regelung Raumkondition nur für einen Raum möglich Nachströmen unbehandelter Aussenluft (Hygiene) Anwendungen: Kleinere Bürobauten, Wohnbauten Lagerlüftung, Produktionsstätten WC-Anlagen 30

31 Systeme in der Lüftungs- und Klimatechnik 1-Kanal Zu-/Abluftanlage mit konstantem Volumenstrom (KVS) 31

32 Systeme in der Lüftungs- und Klimatechnik 1-Kanal Zu-/Abluftanlage mit konstantem Volumenstrom (KVS) Vorteil: Einfache Regulierung Nachteil: Regelung Raumkondition nur für einen Raum möglich Hohe Energiekosten wegen konstantem Luftvolumenstrom Anwendungen: Versammlungsräume Administrations- und Dienstleistungsbauten Verkaufs- und Lagerräume 32

33 Systeme in der Lüftungs- und Klimatechnik 1-Kanal Zu-/Abluftanlage mit konstantem Luftvolumenstrom und Nachwärmer (2-Zonenanlage) 33

34 Systeme in der Lüftungs- und Klimatechnik 1-Kanal Zu-/Abluftanlage mit konstantem Luftvolumenstrom und Nachwärmer (2-Zonenanlage) Vorteil: Einfache Regulierung Individuelle Regelung Raumkonditionen für einzelne Zonen Nachteil: Regelung Raumkonditionen nur für mehrere Zonen im Heizfall möglich Hohe Energiekosten wegen konstantem Luftvolumenstrom Anwendungen: Versammlungsräume Administrations- und Dienstleistungsbauten Verkaufs- und Lagerräume Theater, Kinos 34

35 Systeme in der Lüftungs- und Klimatechnik 1-Kanal Zu-/Abluftanlage mit variablem Volumenstrom (VVS) 35

36 Systeme in der Lüftungs- und Klimatechnik 1-Kanal Zu-/Abluftanlage mit variablem Volumenstrom (VVS) Vorteil: Gute Wirtschaftlichkeit bei geringer Heiz-/Kühllast Niedriger Stromverbrauch (Strombedarf in der 3.Potenz zur Luftmenge) Individuelle Regelung Raumkonditionen für einzelne Zonen/Räume Nachteil: Höhere Investitionskosten Anwendungen: Versammlungsräume Administrations- und Dienstleistungsbauten Verkaufs- und Lagerräume Theater, Kinos 36

37 Bauteile in der Lüftungs- und Klimatechnik Luftaufbereitungsgeräte (Monobloc) 37

38 Bauteile in der Lüftungs- und Klimatechnik Luftaufbereitungsgeräte (Monobloc) In den Luftaufbereitungsgeräten eingebaut sind in der Regel: Ventilatoren für die Luftförderung Luftfilter für die Filtrierung Wärmerückgewinnung Lufterwärmung, Luftkühlung (Luft-Wasserregister) Luftbefeuchtung (Dampfbefeuchter, Luftwäscher etc.) 38

39 Bauteile in der Lüftungs- und Klimatechnik Wärmerückgewinnungen Plattentauscher 39

40 Bauteile in der Lüftungs- und Klimatechnik Wärmerückgewinnungen Plattentauscher Vorteile: Keine bewegliche Teile Geringe Störanfälligkeit Wirtschaftliche Lösung bei Luftmengen bis ca m3/h Nachteile: Standortgebunden (AUL und FOL müssen zusammengeführt werden) Einfriergefahr bei tiefen Aussentemperaturen und hoher Abluftfeuchte Keine oder nur beschränkte Feuchterückgewinnung 40

41 Bauteile in der Lüftungs- und Klimatechnik Rotationswärmetauscher 41

42 Bauteile in der Lüftungs- und Klimatechnik Rotationswärmetauscher Vorteile: Gute Leistungsregelung Hohe Wirkungsgrade Wärme Hohe Wirkungsgrade Feuchte Kleine Einbautiefe Nachteile: Standortgebunden (AUL und FOL müssen zusammengeführt werden) Geruchsübertragung möglich (Leckluft) Bewegende Teile (Rotor) 42

43 Bauteile in der Lüftungs- und Klimatechnik Kreislaufverbundsystem (KVS-WRG) 43

44 Bauteile in der Lüftungs- und Klimatechnik Kreislaufverbundsystem (KVS-WRG) Vorteile: Vollkommende Trennung der Luftströme Flexibilität bei der Aufstellung der AUL- und FOL Kleine Einbautiefe Nachteile: Zwischenkreislauf notwendig (zusätzliche Pumpe) Wasserseitig hoher Druckabfall = rel. hoher Energiebedarf für Pumpe Nur wirtschaftlich bei hohen Luftmengen 44

45 Energieeffizienz bei Lüftungs- und Klimaanlagen Wo wird bei Lüftungs- und Klimaanlagen Energie in welcher Form benötigt? 45

46 Energieeffizienz bei Lüftungs- und Klimaanlagen Folgende Energien werden benötigt: Wärme, Kälte Heizen / Kühlen Befeuchtung Elektrizität Motoren / Ventilator Hilfsenergie für Steuerung und Regelung 46

47 Energieeffizienz bei Lüftungs- und Klimaanlagen Wo kann optimiert werden resp. was zeichnen effiziente Lüftungsund Klimaanlagen aus? Wärme, Kälte Wärmerückgewinnung mit hohen Wirkungsgraden Optimierte Betriebszeiten Luftmengenregelung Elektrizität Motoren und Ventilator mit hohen Wirkungsgraden Kurze Kanalwege mit wenig Einbauten Regelmässige Wartung (Filterwechsel) Luftmengenregelung Optimierte Betriebszeiten 47

48 Zusammenfassung Das Wichtigste Bedarf einer Lüftungsanlagen seriös klären Aufgabe der Lüftungsanlage definieren Einfache Systeme und kurze Kanalwege wählen Keine unnötigen Einbauten in den Kanälen Bedarfsgeregelte Lüftungsanlagen einsetzen (z.b. nach Luftqualität) Optimierte Betriebsstunden (dem Bedarf entsprechend) Effiziente Antriebe einsetzen, inkl. Frequenzumformer Effiziente Wärmerückgewinnungsanlagen einsetzen Intelligente Steuer- und Regelsysteme einsetzen Regelmässige Wartung, Unterhalt (z.b. Filterwechsel, Kanalreinigung) 48

49 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Verband Schweizerischer Elektrizitätsunternehmen (VSE) Hintere Bahnhofstrasse 10 Postfach 5001 Aarau Tel Fax Association des entreprises électriques suisses (AES) Av. Louis Ruchonnet 2 Case postale 1003 Lausanne Tel Fax info@electricite.ch 49