Fachhochschule
Dortmund
- Planung von Lüftungsanlagen -
Prof. Dr. Ulrich Hahn
SS 2012
Gebäudeplanung
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Dortmund 2 Gebäudeplanung Lüftungsanlagen
Warum maschinell lüften?
Lüftungsverluste begrenzen
Heizperiode:
bedarfsgerecht lüften
Fensterlüftung
Fugenlüftung
Wärmerückgewinnung Reduktion der Heizenergie
sonst:
Filterung der Zuluft Allergiker
Lärmschutz
aber: Hilfsenergie erforderlich Lüftungsanlage muss
effektiv arbeiten!
Kühlung passiv, z. B. Zuluft durch Erdreich führen
aktiv (Klimaanlage)
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Dortmund 3 Gebäudeplanung Lüftungsanlagen
Bauliche Voraussetzungen: luftdichtes Gebäude
Druckdifferenzen am und im Gebäude Luftströmungen
Wind asymmetrische Druckverteilung in Lee und Luv
luftdichtes Gebäude: kein unkontrollierter Luftwechsel
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Dortmund 4 Gebäudeplanung Lüftungsanlagen
luftdichte Gebäudehülle Schweredruck der Luft
hgPhPP LuftLuft 0)(TR
P
Luft
Luft
0
Verbundene Räume unterschiedlicher Temperaturen:
•Gleicher Druck P0 an den Verbindungen (neutrale Ebene)
•Druckdifferenzen oberhalb und unterhalb
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Dortmund 5 Gebäudeplanung Lüftungsanlagen
Undichtigkeiten
Zustrom kalter Außenluft unterhalb der neutralen Ebene
Abfluss warmer Innenluft oberhalb der neutralen Ebene
Fußkälte
Zugluft
Behaglichkeit zu trockene Luft
Staub Milben
Schimmelbildung an der Austrittsstelle warmer Luft
kritisch: Luftstrom innen außen
Tinnen = 21°C, = 50% Ttau
= 10°C
Taußen = 0°C : ca. 50% des Dampfes kondensiert
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Dortmund 6 Gebäudeplanung Lüftungsanlagen
Luft
stro
m d
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h F
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Dortmund 7 Gebäudeplanung Lüftungsanlagen
Feuchteschäden
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Dortmund 8 Gebäudeplanung Lüftungsanlagen
Prüfung der Gebäudedichtheit
Dichtes Gebäude: kleiner Luftstrom bei großem DPinnen-außen
Blower-Door-Prüfung: Erzeugen eines Norm-DP (50 Pa)
(Über- und Unterdruck)
Messen des Luftstroms
Lokalisieren von Lecks
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Dortmund 9 Gebäudeplanung Lüftungsanlagen
Anforderungen an die Dichtheit
Fensterlüftung: 1
50 h3 n
Mechanische Lüftung: 1
50 h1 n
6,02,0 . infiltrn
2,007,0 . infiltrn
tinfiltriergeregelt nn
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Dortmund 10 Gebäudeplanung Lüftungsanlagen
wie bekommt man ein Gebäude luftdicht?
Planung: Dichtheitskonzept
Ausführung: Details beachten
unterscheiden: Dichtheit für
Flächen
Anschlüsse unterschiedlicher Flächen
Durchdringungen von Flächen
Fenster, Türen ....
Kenngröße für Werkstoffe: Pa50@m²
V:50 D Pq
Fugen
i. R. unkritisch, da
Bauteile geprüft werden
Anordnung der Dichtungselemente
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Dortmund 11 Gebäudeplanung Lüftungsanlagen
Dichtheitskonzept
Während der Planung des Gebäudes festlegen:
welche Bauteile bilden die wärmeübertragende Hülle?
Konstruktion dieser Bauteile Dämmschicht? Tragschicht?
Lage der luftdichten Schicht in den Bauteilen
Verbindung einzelner Bauteilschichten
Anschließen einzelner Bauteile
Lage der Installationsführungen
Bei der Festlegung beachten:
Koordination der Herstellung
Beanspruchung durch mechanische Einflüsse Benutzung
Beanspruchung durch klimatische Einflüsse
Beanspruchung durch chemische Einflüsse Alterung
Beanspruchung durch Manipulationen durch den Nutzer
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Dortmund 12 Gebäudeplanung Lüftungsanlagen
Sch
wac
hst
elle
n
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Dortmund 13 Gebäudeplanung Lüftungsanlagen
Systematik der Lüftungsanlagen
Ventilatoren saugen die Abluft aus dem Raum Abluftanlage
Frischluft strömt frei in den Raum
Zu-Abluftanlage Ventilatoren saugen die Abluft aus dem Raum
Ventilatoren pumpen Frischluft in den Raum
dezentrale Anlage jeder Raum: eigenes Lüftungsgerät
zentrale Anlage Lüftungsgerät versorgt mehrere Räume
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Dortmund 14 Gebäudeplanung Lüftungsanlagen
Vergleich dezentrale – zentrale Lüftung
dezentral: individuelle Regelung
kein Schadstoffübertrag
hohe Luftwechselrate
Geräusch
zentrale Entlüftung:
Querlüftung möglich
Schadstoffübertrag möglich
Abluftkanäle erforderlich
zentrale Be- und Entlüftung:
Zu- und Abluftkanäle erforderlich
Wärmerückgewinnung Zuluft Abluft
Querlüftung möglich
Schadstoffübertrag möglich
Brandschutz b
eachten!
Wärmerückgewinnung Heizung, TWW
Wärmerückgewinnung bedingt möglich
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Dortmund 15 Gebäudeplanung Lüftungsanlagen
Querlüftungskonzept
Idee: Luft mehrfach nutzen
Abluft von Räumen mit kleiner Schadstoffkonzentration
Zuluft anderer Räume
kleiner Gesamtluftwechsel
Zonierung des Wohnraums:
Zuluftbereich: Schadstoffe
durch Menschen, Pflanzen
Abluftbereich: zusätzliche
Schadstoffe
Überströmzone: wenig
Schadstoffe
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Dortmund 16 Gebäudeplanung Lüftungsanlagen
freie Luftströmung im Raum
Ziel: gleichmäßige Luftdurchspülung
„Kurzschlüsse“ vermeiden!
Lage von Zu- und Abluftdurchlässen
Zuluftgeschwindigkeit
TZuluft, TRaum
Behaglichkeit: keine Zugluft Temperaturen, Geschwindigkeit
Schadstoffabfuhr
Wärmezu- oder -abfuhr
Geräusche
Bauliche
Aspekte: Lage von Schadstoffquellen
Aufenthaltsbereiche (Büro …)
Lage von Wärmequellen (-senken)
Ästhetik
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Dortmund 17 Gebäudeplanung Lüftungsanlagen
freie Luftströmung im Raum
Mischlüftung
Verdrängungs-
lüftung
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Dortmund 18 Gebäudeplanung Lüftungsanlagen
freie Luftströmung im Raum
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Dortmund 19 Gebäudeplanung Lüftungsanlagen
freie Luftströmung im Raum
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Dortmund 20 Gebäudeplanung Lüftungsanlagen
freie Luftströmung im Raum Querlüftung „geordnete“ Luftströmung
„Kurzschlüsse“ vermeiden! Zugerscheinungen vermeiden!
Anordnung der Zu- und
Abluftöffnungen:
Zuluft: oben, nahe Fenster
Abluft: unten
Beachten: Coanda-Effekt:
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Dortmund 21 Gebäudeplanung Lüftungsanlagen
zentrale Abluftanlage
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Dortmund 22 Gebäudeplanung Lüftungsanlagen
zentrale Zu-Abluftanlage
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Dortmund 23 Gebäudeplanung Lüftungsanlagen
semi-zentrale Zu-Abluftanlage
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Dortmund 24 Gebäudeplanung Lüftungsanlagen
dezentrale Zu-Abluftanlage
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Dortmund 25 Gebäudeplanung Lüftungsanlagen
Systematik Zu-Abluftanlagen
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Dortmund 26 Gebäudeplanung Lüftungsanlagen
Auslegung von Lüftungsanlagen Randbedingung: „typische“ Nutzung während der Heizperiode
Zahl der Menschen: Pers.h
30m³
LVZuluft
Entfeuchtung und Entstänkerung: Abluft
Küche: 60 m³/h Bad: 40 m³/h
WC: 20 m³/h
nmin = 0,3 h-1:
),,(max min WohnAbluftZuluftNenn VnVVV
gefangener Raum: bei Bedarf 200 m³/h
1h8,0 n
erhöhte Schadstoffabfuhr erforderlich?
Pers.h
600m³
LV
raumluftabhängige Feuerstätten?
Sommernutzung (Kühlung)?
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Dortmund 27 Gebäudeplanung Lüftungsanlagen
Auslegung von Lüftungsanlagen
bedarfsgerechte Steuerung der Luftströme
im Mittel: 2 Menschen dauerhaft in einem Raum
Party Lüftung über andere Räume oder Fenster
Umleitung der Luftströme: tags: Wohn-/ Arbeitszimmer nachts: Schlafzimmer
Bad/WC Küche
Anforderungen an die Außenluftfilterung:
belastete Außenluft? Allergiker?
bauliche Randbedingungen:
sind mehrere Geschosse zu versorgen?
Anforderungen an den Brandschutz
Anforderungen an den Schallschutz
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Dortmund 28 Gebäudeplanung Lüftungsanlagen
Ausl
egung e
iner
Ablu
ftan
lage
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Dortmund 29 Gebäudeplanung Lüftungsanlagen
Beispiel: Auslegung einer Abluftanlage
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Dortmund 30 Gebäudeplanung Lüftungsanlagen
Beispiel: Auslegung einer Abluftanlage Luftmengenplan
Auslegung Kanalnetz Druckverluste bestimmen
Außenluftdurchlässe
Öffnungen zur Überströmzone
Abluftdurchlässe
Kanal (längste Strecke), vLuft < 3m/s
Schalldämpfer, Filter
Ventilatorleistung
(elektrisch):
nicht überschreiten:
Abluftanlage Pel [W/(m³/h)]
Grenzwert 0,25
Zielwert 0,13
Zu-Abluftanlage (WRG)
Grenzwert 0,50
Zielwert 0,25
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Dortmund 31 Gebäudeplanung Lüftungsanlagen
Regelung von Lüftungsanlagen Benutzer muss Einfluss nehmen können
Benutzer muss Auswirkungen bemerken
Luftstrom NennNenn VVV 2
1 manuell Luftgüte (Feuchte, CO2)
Stoßlüftung zeitgesteuerte Rückstellung
einfache Lösung: 4-Stufen
(0) Aus, Sommerstellung
(1) Grundlüftung, niemand anwesend n 0,3 h-1
(2) Teilbelegung
(3) Normalbetrieb
(4) erhöhte Lüftung (Kochen, Besuch...) Taster in Bad, WC, Küche
Luftstrom umlenken:
Zu-/ Abluftanlage: Klappen im Zuluftkanal
Abluftanlage: Außenlufteinlässe
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Dortmund 32 Gebäudeplanung Lüftungsanlagen
Stellglieder für den Volumenstrom
Drehzahländerung des Ventilatormotors
effizient, wenig Energieverluste
nur für EFH, Anlage für Einzelwohnung
Drosselung des Volumenstroms
Erhöhung des Strömungswiderstandes (Klappen)
Förderdruckabhängige Drehzahlregelung
für Teillastbetrieb
Lüfter mit „flacher“ Kennlinie
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Dortmund 33 Gebäudeplanung Lüftungsanlagen
Effizienzmindernde Faktoren
Abluftanlagen:
mangelhafte Dichtheit der Gebäudehülle
Unterdruck Außenluft strömt durch Lecks nach
meist unkritisch in der Zuluftzone
Überström-/ Abluftzone: „Kurzschluss“
verminderte Lüftung in der Zuluftzone
Zu-/ Abluftanlagen (mit Wärmerückgewinnung):
Zustrom kalter Außenluft
Entweichen warmer Raumluft
n = 0,5/h
hRück = 60%
n = 0,5/h
DIN 4108: n50
< 1/h
bei mechanischer Lüftung
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Dortmund 34 Gebäudeplanung Lüftungsanlagen
Effizienzmindernde Faktoren unpassende Überströmöffnungen Zu-/ Abluftanlagen
Überdruck in der Zuluftzone
Unterdruck in der Abluftzone
Umgehung der
Wärmerückgewinnung
Abluftanlagen schlechte Lüftung der Zuluftzone
nicht ausbalancierter Zu-/ Abluftstrom Zu-/ Abluftanlagen
schlecht ausgelegtes Kanalnetz hoher Druckabfall
hoher Lüfterleistung
Dämmung Außenluft / Fortluftkanäle in beheizten Zonen
Dämmung Zuluft / Abluftkanäle in unbeheizten Zonen
Kondenswasser
Dämmung des Lüftungsgerätes keine Fensterlüftung!
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Dortmund 37 Gebäudeplanung Lüftungsanlagen
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Dortmund 38 Gebäudeplanung Lüftungsanlagen
Lüftungswärmebedarf bei Fensterlüftung
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Dortmund 39 Gebäudeplanung Lüftungsanlagen
Lüftungswärmebedarf
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Dortmund 40 Gebäudeplanung Lüftungsanlagen
Kennlinie Ventilator
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Kennlinie Ventilatoreffizienz
AC-Motor
41 Gebäudeplanung Lüftungsanlagen
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Kennlinie Ventilatoreffizienz
Motor mit elektronischer Kommutierung
42 Gebäudeplanung Lüftungsanlagen
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Kennlinie Türschlitz
43 Gebäudeplanung Lüftungsanlagen
Druckabfall
in Rohren
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Kennlinie Außenluftdurchlass, Abluftventil
44 Gebäudeplanung Lüftungsanlagen
Außenluftdurchlass
Abluftventil