Kapitel 16: (Version 2.0) Inhaltsverzeichnis Kapitel 16 16.1 Ziel...2 16.2 Grundlagen...2 16.2.1 BBT-Reglement Haustechnikplaner Lüftung...2 16.2.2 Clima. Suisse-Modell-Lehrgang...2 16.3 Einleitung...2 16.4 Allgemeine Informationen zum Thema Volumenstromregelung...2 16.4.1 Der Volumenstromregler...2 16.4.2 Luftgeschwindigkeitsmessung im Kanal...2 16.4.3 Wirkdruckmessung am Staukörper...3 16.4.4 Varianten zur Volumenstrommessung...3 16.4.5 Luftmengenberechnung der VAV-Anlage...3 16.4.6 Merkmale der VAV-Anlage...3 16.4.7 Planungs-Hinweise...4 16.5 Anlage-Konzepte...4 16.5.1 Zu- und Abluft mit VAV-Control (Abluft in Folge)...4 16.5.2 Abluft-Volumenstromregelung in Abhängigkeit der Zuluft...4 16.6 Aufgabe zum Thema...5 16.6.1 Allgemeine Beschreibung...5 16.6.2 Gegebene Daten...5 16.6.3 Gesuchte Daten...5 Clima-Suisse / SSHL Seite 1 von 5
16.1 Ziel Kennenlernen der wichtigsten Grundsätze bei der Planung von Lüftungsanlagen im VAV-System (variabler-air-volumenstrom oder auch VVS-Anlagen genannt) und praktische Anwendung dieser Grundsätze in Form eines Projektes. 16.2 Grundlagen 16.2.1 BBT-Reglement Haustechnikplaner Lüftung Art. 5, Praktische Arbeiten und Berufskenntnisse, Drittes Lehrjahr Der Lehrling muss selbständig alle zeichnerischen Arbeiten für die Projektierung und Ausführung von einfachen Lüftungsanlagen in angemessener Zeit erledigen. 16.2.2 Clima. Suisse-Modell-Lehrgang 6. Semester, Ausbildungsinhalt Der Lehrling beachtet die gültigen Normen, Vorschriften und Richtlinien bei der Planung und Ausführung von einfachen Lüftungsund Klimaanlagen. In den Dispositionen und Berechnungen sowie in den Ausführungs-Unterlagen und Prinzip-Schemas plant und berücksichtigt er den Einbau der erforderlichen Sicherheitseinrichtungen. 16.3 Einleitung Die Qualität der raumlufttechnischen Anlage beinflusst den Nutzungswert eines Gebäudes entscheidend. Die raumlufttechnische Anlage ist verantwortlich für geregelte Lufttemperatur und kontrollierte Raumdurchspühlung. Die Forderung nach guter Luftqualität im Raum bedingt eine genaue Regelung der zu- und abgeführten Luftmengen. In der Raumlufttechnik geht der Trend vermehrt von der Zonen- zur Einzelraumregelung, vom konstanten zum variablen Volumenstromsystem. Auf diese Weise kann mit geringstem Einsatz von Energie für jeden Raum ein behagliches Raumklima gewährleistet werden. An die raumlufttechnische Anlage und an die Volumenstromregelung werden hohe Anforderungen gestellt. Zu ihrer Erfüllung ist eine optimale Zusammenarbeit der beteiligten Fachleute sowie die Verwendung von Komponenten mit guter Qualität notwendig. 16.4 Allgemeine Informationen zum Thema Volumenstromregelung 16.4.1 Der Volumenstromregler Bei der einzelraumabhängig geregelten VAV-Anlage ist der Volumenstromregler ein eigenständiges Stellorgan. Der Volumenstromregler ist das Verbindungsglied zwischen der lufttechnischen Anlage und dem Regel- oder Steuersystem. Der Volumenstromregler muss richtig dimensioniert und in die Anlage integriert werden - die Aufgabe des Haustechnikplaners Lüftung. 16.4.2 Luftgeschwindigkeitsmessung im Kanal Infolge des unregelmässigen Strömungsprofils ist die an einem Punkt im Kanal gemessene Geschwindigkeit nicht mit der mittleren Geschwindigkeit identisch. Sie muss je nach Messanordnung korrigiert werden. Bei definierten Anströmbedingungen des Luftgeschwindigkeitsfühlers und Verwendung von mittelwertbildenden Einsätzen wie Messkreuz usw. wird die für raumlufttechnische Anwendungen geforderte Genauigkeit erreicht. Clima-Suisse / SSHL Seite 2 von 5
16.4.3 Wirkdruckmessung am Staukörper Jedes strömende Medium übt auf ein Hindernis einen der Strömungsgeschwindigkeit proportionalen Druck aus (Staudruck). Die daraus resultierende Druckdifferenz (Wirkdruck) ist das Mass für den Volumenstrom. In der Raumlufttechnik werden verschiedene sogenannte Staukörper angewendet. Zum Beispiel Ringblenden, Stauringe oder Stauleisten. Zur Messung des Wirkdruokes eignen sich dynamische oder statische Druckfühler. Die Wirkdruckmessung erlaubt eine gute mittelwertbildende Messung, auch bei schlechten Anströmbedingungen. Der bleibende Druckverlust ist jedoch gegenüber der Luftgeschwindigkeitsmessung geringfügig grösser. 16.4.4 Varianten zur Volumenstrommessung Statischer Druckfühler Dynamischer Druckfühler Luftgeschwindigkeitsfühler für statische Wirkdruckmessung 10... 400 Pa für dynamische Wirkdruckmessung 5... 400 Pa - für verschmutzte Luft - grosser Messbereich - hohe Genauigkeit, auch bei kleinen Volumenströmen für Ein- oder Mehrpunktmessung 0... 15 m/s - minimalster Druckverlust - in Verbindung mit Messkreuz hohe Genauigkeit 16.4.5 Luftmengenberechnung der VAV-Anlage Die Auslegung der Anlage muss pro Raum für jede Tageszeit aufgeteilt erfolgen. Daraus ergibt sich ein Lastprofil für jeden Raum. Eine anschliessende Addition der Lasten der gesamten Anlage pro Stunde zeigt die nötigen Luftmengen für die Berechnung. Vorgehen bei der Berechnung - Kühllast pro Raum pro Tagesstunde (nur die kritischen Stunden müssen berechnet werden) - bestimmen der Temperaturdifferenz (auf Grund der gleitenden Betriebsweise) für jede Stunde (Diagramm!) - Luftmengen berechnen - Anlage-Luftmengen bestimmen (Summen der höchsten Leistungen pro Stunde vergleichen) 16.4.6 Merkmale der VAV-Anlage Individuelles Klima: Zonen mit unterschiedlichen Betriebszeiten und Laständerungen bedürfen einer individuellen Regelung Energiesparend: Im Vergleich zu einer konventionellen Konstantvolumenstrom-Anlage wird Energie gespart, da jede Zone bedarfsgerecht versorgt wird. Der kleinere Gesamtvolumenstrom erfordert weniger Förderenergie, kleinere Monoblocs, weniger Platz für die Lüftungszentrale und somit geringere Investitionskosten. Effiziente Inbetriebnahme: die VAV-Geräte werden bereits beim Hersteller auf die benötigte Luftmenge eingestellt. Dadurch entfallen Volumenstrom-Messungen vor Ort und ermöglichen eine zeitsparende Inbetriebnahme und Funktionskontrolle. Clima-Suisse / SSHL Seite 3 von 5
16.4.7 Planungs-Hinweise Volumenstromregler mit BELIMO VAV-Control benötigen keinen minimalen Vordruck. Für die Dimensionierung des Leitungsnetzes muss jedoch der spezifische Gerätewiderstand des Volumenstromreglers beachtet werden. Aus energiewirtschaftlichen und akustischen Gründen sind die Ventilatoren bei variablen Volumenstromsystemen zu regeln (zum Beispiel mittels Dralldrossel oder Drehzahlsteuerung). Damit wird bei stark reduziertem Gesamtvolumenstrom ein unnötig hoher statischer Druck vor den Geräten vermieden. Bei Folge- oder Parallelanschluss der Zu-und Fortluftregler kann eine Abluft-Zuluft-Kaskaderegelung der Ventilatoren in der Zentrale unter Umständen zu Störungen im Teillastbereich führen. Bessere Resultate sind im Normalfall durch eine separate, voneinander unabhängige Regelung (z. B. statischer Druck oder Geschwindigkeit im Kanal) des Zuluft- und Abluftnetzes zu erzielen. Vorschriften des Geräteherstellers in bezug auf die Anströmung seiner Geräte sind genau zu beachten. Der Hersteller und der Anlagebauer sorgen für eine gute Zugänglichkeit der VAV-Control-Komponenten, damit die üblichen Service- und Wartungsarbeiten problemlos durchgeführt werden können. Für den Staubschutz der Fühler genügen die in Komfortanlagen üblichen Feinstaubfilter in der Zuluft. Bei starkem Staubanfall im klimatisierten Bereich sind entsprechende Abluftfilter einzubauen. Für Luft, die mit klebrigen Bestandteilen verschmutzt ist, können die Geräte nur bedingt eingesetzt werden. Der Luftgeschwindigkeitsfühler ist wartungsarm. Sollten Volumenstromabweichungen auftreten - abhängig vom Verschmutzungsgrad der Luft - ist der Fühler zu kontrollieren und falls notwendig mit der entsprechenden Vorsicht trocken zu reinigen. 16.5 Anlage-Konzepte 16.5.1 Zu- und Abluft mit VAV-Control (Abluft in Folge) Anlagebeschreibung Die Regelzonen sind mit Zu- und Abluft-Volumenstromreglern ausgerüstet. Der Betriebsvolumenstrom wird vom Raumtemperaturregler pro Zone innerhalb der vorgegebenen Vmax und Vmin Luftmengen bestimmt. Die Heizlast wird durch statische Heizkörper mit regulierbaren Ventilen oder bei Grundlastheizung durch Nachwärmer erbracht. Funktionsbeschreibung Der Temperaturregler erfasst die Last des Raumes über die Raumtemperatur. Bei einer Abweichung vom Temperatursollwert verändert der Regler die Führungsgrösse für den Sollwert des Volumenstromreglers, oder er bewirkt ein Verstellen des Heizventiles. Verlangt der Raum Kühlen so wird der Volumenstrom bis zu dem am Volumenstromregler eingestellten Maximalwert Vmax erhöht. Wird vom Raum Wärmen verlangt, sinkt der Volumenstrom auf den eingestellten Minimalwert Vmin. Anschliessend öffnet das Heizventil. Der Regelbereich des Volumenstromes wird getrennt für Zu- und Abluft an den Volumenstromreglem über die Potentiometer Vmax und Vmin eingestellt. 16.5.2 Abluft-Volumenstromregelung in Abhängigkeit der Zuluft Anlagebeschreibung Die einzelnen Regelzonen sind nur mit Zuluft-Volumenstromregler ausgerüstet. Der Volumenstromregler in der gemeinsamen Abluft wird durch das lstwertsignal des Volumenstromfühlers im gemeinsamen Zuluftkanal geführt. Funktionsbeschreibung Der Volumenstromfühler in der gemeinsamen Zuluft der Zone misst den je nach Lastzustand der einzelnen Räume variierenden Volumenstrom. Der Volumenstrom in der Zonenabluft wird vom Volumenstromsignal aus der Zuluft geführt. Raumabhängige Zwangsschaltungen wie Vmax, Vmjn oder zu werden automatisch erfasst und berücksichtigt. Clima-Suisse / SSHL Seite 4 von 5
16.6 Aufgabe zum Thema 16.6.1 Allgemeine Beschreibung In einem Schulungszentrum einer Firma soll im 1. Obergeschoss eine RLT-Anlage eingebaut werden. Das Zentrum besteht aus folgenden Räumen: - 2 Schulzimmer - 1 Aufenthaltsraum - 1 Büro Als System soll eine VAV-Anlage geplant werden. Die Aufgabe besteht darin, die Luftmengen pro Raum für einen Sommertag zu bestimmen und damit die Luftmenge für das Zuluftgerät zu berechnen. 16.6.2 Gegebene Daten - Plan des Gebäudes, Massstab 1:50 - Einblastemperatur konstant über gesamten Tag = 17 C - Schnitt durch das Gebäude - Schulunterlagen Resultate aus der Kühllastberechnung nach SIA 382/2 Tageszeit 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00 18.00 19.00 20.00 Aussentemperatur 27.8 29.0 29.7 30.0 29.7 29.0 27.8 26.3 Innentemperatur 25.0 25.5 26.0 26.0 26.0 25.5 25.0 24.0 Schulzimmer Süd 2026 2053 2043 2022 1977 1947 540 232 Aufenthaltsraum 1870 1888 1882 1867 1838 1817 339 146 Schulzimmer Ecke 2082 2133 2183 2254 2273 2247 760 352 Büro 1046 1069 1118 1244 1244 1252 540 242 16.6.3 Gesuchte Daten Die Aufgabe ist selbständig zu lösen. Die geeignete Art der Darstellung aller gesuchten Daten ist den Schülern überlassen. Bei Unklarheiten sind Annahmen zu treffen und schriftlich festzuhalten! - Prinzipschema der Anlage - Berechnung der Luftmengen der Räume und der gesamten Anlage - Strichprojekt mit Luftverteilung in den Räumen und Disposition der VAV-Geräte Clima-Suisse / SSHL Seite 5 von 5