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EP3992536B1 - Verfahren und vorrichtung zur ermittlung des luft-flussvolumens durch ein lüftungsrohr einer belüftungsanlage - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur ermittlung des luft-flussvolumens durch ein lüftungsrohr einer belüftungsanlage Download PDF

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Publication number
EP3992536B1
EP3992536B1 EP20204721.3A EP20204721A EP3992536B1 EP 3992536 B1 EP3992536 B1 EP 3992536B1 EP 20204721 A EP20204721 A EP 20204721A EP 3992536 B1 EP3992536 B1 EP 3992536B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
air
ventilation
flow volume
pressure difference
aul
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP20204721.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3992536A1 (de
Inventor
Lisa Maria Nußbaumer
Gerhard Engelbrecht
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG Oesterreich
Original Assignee
Siemens AG Oesterreich
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG Oesterreich filed Critical Siemens AG Oesterreich
Priority to EP20204721.3A priority Critical patent/EP3992536B1/de
Publication of EP3992536A1 publication Critical patent/EP3992536A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3992536B1 publication Critical patent/EP3992536B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/0001—Control or safety arrangements for ventilation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/30—Control or safety arrangements for purposes related to the operation of the system, e.g. for safety or monitoring
    • F24F11/48—Control or safety arrangements for purposes related to the operation of the system, e.g. for safety or monitoring prior to normal operation, e.g. pre-heating or pre-cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/70—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof
    • F24F11/72—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the supply of treated air, e.g. its pressure
    • F24F11/74—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the supply of treated air, e.g. its pressure for controlling air flow rate or air velocity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2110/00—Control inputs relating to air properties
    • F24F2110/30—Velocity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2110/00—Control inputs relating to air properties
    • F24F2110/40—Pressure, e.g. wind pressure

Definitions

  • the invention relates to a method and a measuring device for determining the air flow volume through a ventilation pipe of a ventilation system, wherein the ventilation pipe has a cross-section and is arranged between an air inlet and an air outlet.
  • Ventilation is a very important system and its sizing is not always easy.
  • various parameters such as the type of ventilation system installed, the distribution system, the size of the rooms and the number of people to be supplied with fresh air, there are different methods for measuring the air flow in or between building zones.
  • the blower-door test includes a calibrated fan, a door panel system, and a pressure gauge.
  • the gauge compares the pressure inside the building or room to the outside pressure and converts the pressure difference into an airflow rate.
  • a gaseous tracer is distributed in a room or building and the air flow can be determined by tracking the movement or concentration of the tracer gas.
  • This optimization phase often involves adjusting settings ("trial and error”), and performance usually improves over time.
  • the document CN111 380 145 A discloses a generic method for determining the air flow volume through a ventilation pipe of a ventilation system.
  • a standard value can be applied for the air density, since constant ambient conditions can be assumed over a recording period.
  • the ventilation load can be determined from relevant ventilation standards, especially for a given maximum room occupancy, for example by children and adults.
  • the determination of the system pressure difference takes place in that a first pressure difference is detected before and after a first fan arranged in the air inlet by a corresponding first means, and a second pressure difference is detected before and after a second fan arranged in the air outlet by a corresponding second means, and the system pressure difference is formed from the first and second differences.
  • the air supply is understood to be the area between the interface to the outside air and the interface to the ventilation load, such as a room or a building area.
  • the air outlet is the area between the interface of the ventilation load and the interface to the exhaust air.
  • One or more fans can be arranged in the air inlet and outlet areas to support air circulation.
  • measuring devices are installed to determine an air pressure difference before and after the respective fan, which are used in accordance with the invention and determine measured values particularly reliably and, moreover, allow particularly simple integration into the ventilation system.
  • the air flow volume is determined continuously over a recording period, and the ventilation load of the ventilation system is recorded by the occupancy of the rooms ventilated by the ventilation system in the recording period, and from the ventilation load and the air flow volume it is determined whether sufficient ventilation has taken place.
  • the object according to the invention is also achieved by a device according to claim 3, which carries out the method according to the invention.
  • Fig.1 shows an embodiment of a measuring device according to the invention with a building ventilation system.
  • the ventilation system has an air inlet (AUL) and an air outlet FOL.
  • the air inlet AUL is connected to the air outlet FOL via a ventilation pipe LR with a cross-section A.
  • outside air one of the types of air in ventilation and air conditioning technology, is the air drawn in from the environment. This is the air as it occurs on the outside of the building.
  • the outside air can be improved by two measures for ventilation and air conditioning technology: firstly, choosing the intake location in the building where the outside air is least polluted, such as sunlight, car exhaust fumes, exhaust air outlets, etc., and secondly, cleaning the outside air.
  • room air or indoor air describes the air in rooms.
  • the term is used primarily in the air conditioning and air technology to separate the air inside rooms in buildings from other types of air, such as supply and exhaust air or outside air.
  • exhaust air is the exhaust air that is blown outside. This means that the air can no longer be used for air conditioning technology. However, energy can be extracted from the air using heat or cold recovery and fed back into the process.
  • exhaust air is the air that flows freely or forcibly out of a room.
  • the figure also shows an AUL temperature sensor 1, which measures the temperature of the outside air.
  • a shut-off damper 2 can block the ventilation pipe LR in the area of the air inlet AUL.
  • a shut-off valve 3 can block the ventilation pipe LR in the area of the air outlet FOL.
  • a defrosting flap 4 can temporarily connect the ventilation pipe LR in the area of the air inlet AUL with the area of the air outlet FOL.
  • a bypass flap 5 can reduce or prevent air backflow in the ventilation pipe LR.
  • a corresponding differential pressure sensor 6 can detect such a case and signal it to a control device.
  • shut-off dampers 7, 8, 9 and 10 for the outside air, the exhaust air and the recirculated air can be used, for example, to specifically redirect the air path during maintenance.
  • An evaporator 11 can be inserted into the ventilation pipe LR to increase the humidity in the ventilation system.
  • a supply air fan 12 is used to suck in outside air and supply fresh air.
  • a differential pressure sensor 13 in the supply air fan 12 is provided to detect the pressure difference before and after the supply air fan 12 and to signal this to a control device. Additional shut-off valves 14 and 15 for the supply air and the exhaust air can be used, for example, to specifically close the air path during maintenance.
  • a capacitor 16 can be inserted into the ventilation pipe LR to reduce the humidity in the ventilation system.
  • An ABL fan 17 is used to suck in room air and to exhaust exhaust air.
  • a differential pressure sensor 18 in the ABL fan 17 is provided to detect the pressure difference before and after the ABL fan 17 and to signal this to a control device.
  • a supply air temperature sensor 19 can detect the temperature of the supply air and signal this to a control device.
  • An ABL temperature sensor 20 can measure the temperature of the exhaust air and signal it to a control device.
  • a room temperature sensor 21 can detect the ambient room temperature and signal it to a control device.
  • a target temperature can be set for a heating system, which can be integrated into the ventilation system.
  • a supply temperature sensor 23 can be used for the room thermostat 22 to display a corresponding temperature value.
  • the pipe diameter of the ventilation pipe LR of 50 cm results in a cross-section A of the ventilation pipe LR of approximately 0.2 m 2 , which results in an ideal average air flow of approximately 15,000 m 3 /h.
  • the temperature of the supply and exhaust air is not subject to major fluctuations.
  • the annual average is usually between 20 °C and 25 °C.
  • the system pressure difference ( ⁇ p) is determined by first detecting a first pressure difference p 1 before and after the first fan 12 arranged in the air inlet AUL by a corresponding first means 13.
  • a second pressure difference p 2 before and after the second fan 17 arranged in the air outlet FOL is detected by a corresponding second means 18.
  • the system pressure difference ⁇ p is formed from the first and second differences p 1 , p 2 .
  • the air flow volume Q is determined continuously over time t over a recording period.
  • the ventilation load of the ventilation system is recorded by the occupancy of a room R ventilated by the ventilation system during the recording period.
  • the ventilation load and the air flow volume Q are used to determine whether there is sufficient ventilation.
  • the invention is intended to enable a very simple form of estimation taking into account measurement values that are particularly easy to collect, without limiting the fundamental quality of the estimate.
  • the load of the ventilation system must be taken into account, which may result from the occupancy of room R.
  • room R can have a maximum occupancy of 25 children and two adults.
  • a small group room such as Room R can have a maximum occupancy of ten children and one adult.
  • the ASHRAE standard suggests 0.283 m 3 /min per child (9-10 years) and 0.43 m 3 /min per adult as ideal ventilation for acceptable indoor air quality.
  • Fig.2 shows the air flow volume Q over a recording period t in a first room with a first room size.
  • Fig.3 shows the air flow volume Q over a recording period t in a second room with a second room size.
  • Fig.4 shows the air flow volume Q over a recording period t in a third room with a third room size.
  • Line L11 indicates 100% occupancy of the first room
  • line L12 indicates 80% occupancy
  • line L13 indicates 60% occupancy
  • line L14 indicates 40% occupancy
  • line L15 indicates 20% occupancy of the first room.
  • the ventilation system can handle 100% occupancy with large reserves and that the ventilation system is therefore optimally dimensioned.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Ventilation (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Messvorrichtung zur Ermittlung des Luft-Flussvolumens durch ein Lüftungsrohr einer Belüftungsanlage, wobei das Lüftungsrohr einen Querschnitt aufweist und zwischen einem Luftzulauf und einem Luftablauf angeordnet ist.
  • In der Gebäudetechnik ist die Belüftung ein sehr wichtiges System, dessen Dimensionierung nicht immer einfach ist. Abhängig von verschiedenen Parametern, wie beispielsweise aufgrund der Art des installierten Lüftungssystems, des Verteilungssystems, der Größe der Räume und der Anzahl der Personen, die mit Frischluft versorgt werden sollen, gibt es verschiedene Methoden zur Messung des Luftstroms in oder zwischen Gebäudezonen.
  • Zu Feststellung und Überprüfung der optimalen Auslegung eines solchen Systems werden häufig aufwändige Verfahren angewandt, wie der Gebläse-Tür-Test oder der Gas-Spuren-Test.
  • Der Gebläse-Tür-Test (engl. "blower-door-test") umfasst einen kalibrierten Lüfter, ein Türverkleidungssystem und ein Druckmessgerät. Das Messgerät vergleicht den Druck im Gebäude oder im Raum mit dem Außendruck und wandelt die Druckdifferenz in eine Luftströmungsrate um.
  • Im Gas-Spuren-Test "(engl. "tracer-gas-test") wird ein gasförmiges Markierungsmittel (Tracer) in einem Raum oder Gebäude verteilt und durch Verfolgen der Bewegung beziehungsweise der Konzentration des Tracer-Gases kann der Luftstrom bestimmt werden.
  • Beide oben genannten Techniken sind jedoch mit einem hohen technischen und mechanischen Aufwand verbunden und im Kontext eines großen Gebäudekomplexes nicht einfach durchführbar.
  • In modernen Gebäuden werden Lüftungssysteme häufig auf Grundlage von Erfahrungswerten dimensioniert, und die Feinabstimmung des Systems, wie nach der Inbetriebnahme, wird in der Regel vom Facility Management durchgeführt.
  • Diese Optimierungsphase beinhaltet häufig das Anpassen von Einstellungen ("Try and Error"), und die Leistung steigt normalerweise mit der Zeit.
  • Zusätzliche Faktoren wie eine wechselseitige Abhängigkeit von anderen Systemen, wie eine Heizung, und Anpassungen aufgrund saisonaler Betriebsarten erschweren ebenfalls die Feinabstimmung des Entlüftungssystems.
  • Das Dokument CN 111 380 145 A offenbart ein gattungsgemäßes Verfahren zur Ermittlung des Luft-Flussvolumens durch ein Lüftungsrohr einer Belüftungsanlage.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren bereitzustellen, mit welchem auf eine einfache Weise ermittelt werden kann, ob das vorliegende Luft-Flussvolumen einer Belüftungsanlage eines Gebäudes ausreicht, um das Gebäude entsprechend zu belüften.
  • Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst, indem eine Anlagen-Druck-Differenz zwischen dem Luftzulauf und dem Luftablauf gemessen wird, und mithilfe einer Luftdichte das Flussvolumen nach dem Zusammenhang Q A , Δ p = A 2 ⋅ Δ p ρ 0
    Figure imgb0001
     ermittelt wird, mit
    • Q
    ... Flussvolumen,
    Δp
    ... Anlagen-Druck-Differenz, und
    ρ0
    ... Luftdichte.
  • Dadurch wird erreicht, dass für die Belüftungsanlage eine hinreichend genaue Abschätzung der vorliegenden Belüftungskapazität bezogen auf eine vorgegebene Belüftungslast unter Berücksichtigung besonders einfach zu erhebender Messwerte ermöglich wird.
  • Es ist lediglich notwendig, Messwerte für die Zuluft und Abluft der Anlage messtechnisch mit entsprechenden Messmitteln zu erfassen.
  • Für die Luftdichte kann ein Normwert angewandt werden, da über einen Erfassungszeitraum von konstanten Umgebungsbedingungen ausgegangen werden kann.
  • Die Belüftungslast kann aus einschlägigen Belüftungs-Normen ermittelt werden, insbesondere bei einer vorgegebenen maximalen Raumbelegung, beispielsweise durch Kinder und Erwachsene.
  • Gemäß der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Bestimmung der Anlagen-Druck-Differenz erfolgt, indem eine erste Druck-Differenz vor und nach einem, im Luftzulauf angeordneten, ersten Ventilator durch ein entsprechendes erstes Mittel erfasst wird, und eine zweite Druck-Differenz vor und nach einem, im Luftablauf angeordneten, zweiten Ventilator durch ein entsprechendes zweites Mittel erfasst wird, und die Anlagen-Druck-Different aus der ersten und zweiten Differenz gebildet wird.
  • Unter dem Luftzulauf wird der Bereich zwischen der Schnittstelle zur Außenluft und der Schnittstelle zur Lüftungslast, wie einem Raum oder einem Gebäudebereich verstanden.
  • Unter dem Luftablauf wird der Bereich zwischen der Schnittstelle von der Lüftungslast und der Schnittstelle zur Fortluft verstanden.
  • In den Bereichen des Luftzulaufs und des Luftablaufs können jeweils ein oder mehrere Ventilatoren angeordnet werden, um eine Luftzirkulation zu unterstützen.
  • Es werden daher Messmittel zum Bestimmen eines Luftdruck-Unterschieds vor und nach dem jeweiligen Ventilator angebracht, welche erfindungsgemäß eingesetzt werden und dabei besonders zuverlässig Messwerte ermitteln, und darüber hinaus eine besonders einfache Integration in das Belüftungssystem erlauben.
  • Dadurch kann auf besonders einfache Weise die Anlagen-Druck-Differenz ermittelt werden.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Luft-Flussvolumen kontinuierlich über einen Erfassungszeitraum ermittelt wird, und die Lüftungs-Last der Belüftungsanlage durch die Belegung der durch die Belüftungsanlage belüfteten Räume im Erfassungszeitraum erfasst wird, und aus der Lüftungs-Last und dem Luft-Flussvolumen ermittelt wird, ob eine hinreichende Belüftung erfolgt ist.
  • Dadurch kann auf besonders einfache Weise eine lastabhängige und dynamische Überprüfung beziehungsweise Validierung eines Belüftungssystems durchgeführt werden.
  • Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch von einer Vorrichtung gemäß Anspruch 3 gelöst, welche das erfindungsgemäße Verfahren ausführt.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den beigeschlossenen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:
    • Fig. 1
    ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung mit einer Gebäudebelüftungsanlage,
    Fig. 2
    ein erstes Diagramm mit einem zeitlichen Verlauf für ein ermitteltes Luft-Flussvolumen in einem ersten Raum,
    Fig. 3
    ein zweites Diagramm mit einem zeitlichen Verlauf für ein ermitteltes Luft-Flussvolumen in einem zweiten Raum,
    Fig. 4
    ein drittes Diagramm mit einem zeitlichen Verlauf für ein ermitteltes Luft-Flussvolumen in einem dritten Raum.
  • Es ist klar, dass weitere nicht gezeigte Teile für den Betrieb einer Gebäudelüftungsanlage notwendig sind, wie Montageteile, elektrische Antriebe und Steuerungen. Zum besseren Verständnis werden diese Teile nicht dargestellt und beschrieben.
  • Die Erfindung ist nicht auf die hier im Detail beschriebenen spezifischen Ausführungsformen beschränkt, sondern umfasst alle Varianten, Kombinationen und Modifikationen davon, die in den Rahmen der beigefügten Ansprüche fallen.
  • Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung mit einer Gebäudebelüftungsanlage.
  • Die Belüftungsanlage weist einen Luftzulauf (AUL) und einem Luftablauf FOL auf.
  • Der Luftzulauf AUL ist über ein Lüftungsrohr LR mit einem Querschnitt A mit dem Luftablauf FOL verbunden.
  • Luftarten kennzeichnen in der Lüftungs- und Klimatechnik die verschiedenen Luftströme hinsichtlich der Verwendung.
  • Außenluft als eine der Luftarten in der Lüftungs- und Klimatechnik ist die aus der Umgebung angesaugte Luft. Dies ist die Luft, so wie sie an der Außenseite des Gebäudes vorkommt.
  • Sie darf jedoch nicht mit Frischluft verwechselt werden. Die Außenluft kann durch zwei Maßnahmen für die Lüftungs- und Klimatechnik verbessert werden: Dies ist zum einen die Wahl des Ansaugortes am Gebäude, an dem die Außenluft am wenigsten belastet ist, wie Sonneneinstrahlung, Autoabgase, Fortluftauslass, etc., zum anderen die Reinigung der Außenluft.
  • Der Begriff Raumluft oder Innenraumluft beschreibt die Luft in Räumen. Im Bauwesen wird der Begriff vor allem in der Klima- und Lufttechnik verwendet, um die Luft im inneren von Räumen in Bauwerken von anderen Luftarten, wie zum Beispiel der Zu- und Abluft oder der Außenluft abzugrenzen.
  • Fortluft ist in der Klimatechnik die ins Freie geblasene Abluft. Damit ist die Luft für die Klimatechnik nicht mehr nutzbar. Zuvor kann der Luft jedoch mit einer Wärme- oder Kälterückgewinnung Energie entzogen werden und diese dem Prozess wieder zugeführt werden.
  • Abluft ist ganz allgemein die aus einem Raum frei oder gezwungen abströmende Luft.
  • In der Figur ist ferner ein AUL-Temperaturfühler 1 gezeigt, welcher die Temperatur der Außenluft erfasst.
  • Eine Absperrklappe 2 kann das Lüftungsrohr LR im Bereich des Luftzulaufs AUL versperren.
  • Eine Absperrklappe 3 kann das Lüftungsrohr LR im Bereich des Luftablaufs FOL versperren.
  • Eine Enteisungsklappe 4 kann das Lüftungsrohr LR im Bereich Luftzulaufs AUL mit dem Bereich des Luftablaufs FOL temporär verbinden.
  • Eine Bypass-Klappe 5 kann einen Luft-Rückfluss im Lüftungsrohr LR reduzieren oder verhindern.
  • Einen derartigen Fall kann ein entsprechender Differenzdrucksensor 6 erfassen und einer Steuereinrichtung signalisieren.
  • Verschiedene Absperrklappen 7, 8, 9 und 10 für die Außenluft, die Fortluft und die Umluft können dazu verwendet werden, beispielsweise den Luft-Weg während einer Wartung gezielt umzuleiten.
  • Ein Verdampfer 11 kann zur Erhöhung der Luftfeuchtigkeit im Belüftungssystem in das Lüftungsrohr LR eingefügt werden.
  • Ein ZUL-Ventilator 12 dient dem Ansaugen von Außenluft und dem Zuführen von Zuluft.
  • Ein Differenzdrucksensor 13 im ZUL-Ventilator 12 ist vorgesehen, um den Druckunterschied vor und nach dem ZUL-Ventilator 12 zu erfassen und einer Steuereinrichtung zu signalisieren. Weitere Absperrklappen 14 und 15 für die Zuluft und die Abluft können dazu verwendet werden, beispielsweise den Luft-Weg während einer Wartung gezielt zu verschließen.
  • Ein Kondensator 16 kann zur Reduktion der Luftfeuchtigkeit im Belüftungssystem in das Lüftungsrohr LR eingefügt werden.
  • Ein ABL-Ventilator 17 dient dem Ansaugen von Raumluft und dem Abführen von Fortluft.
  • Ein Differenzdrucksensor 18 im ABL-Ventilator 17 ist vorgesehen, um den Druckunterschied vor und nach dem ABL-Ventilator 17 zu erfassen und einer Steuereinrichtung zu signalisieren. Ein ZUL-Temperaturfühler 19 kann die Temperatur der Zuluft erfassen und einer Steuereinrichtung signalisieren.
  • Ein ABL-Temperaturfühler 20 kann die Temperatur der Abluft erfassen und einer Steuereinrichtung signalisieren.
  • Ein Raum-Temperaturfühler 21 kann die ambiente RaumTemperatur erfassen und einer Steuereinrichtung signalisieren.
  • Mittels eines Raumthermostats 22 kann eine Soll-Temperatur für ein Heizungssystem, welches in das Belüftungssystem integriert sein kann, gesetzt werden.
  • Für das Raumthermostat 22 kann ein ZUL-Temperaturfühler 23 verwendet werden, um einen entsprechenden Temperaturwert anzuzeigen.
  • In der Figur ist außerdem ein Beispiel für die erfindungsgemäße Messvorrichtung MV eingezeichnet, mittels welcher Druckdifferenzen p 1 und p 2 von den Differenzdrucksensoren 13 beziehungsweise 18 erfasst werden, und der Anlagen-Druck-Differenz Δp zwischen dem Luftzulauf AUL und dem Luftablauf FOL gemessen wird, und mithilfe einer Luftdichte ρ 0 das Flussvolumen Q nach dem Zusammenhang Q A , Δ p = A 2 ⋅ Δ p ρ 0
    Figure imgb0002
     ermittelt wird.
  • Aus dem Rohrdurchmesser des Lüftungsrohres LR von 50 cm ergibt sich der Querschnitt A der Lüftungsrohres LR von etwa 0,2 m2, woraus sich ein idealer durchschnittlicher Luftfluss von etwa 15,000 m3/h ergibt.
  • Aufgrund der Komplexität des Entlüftungssystems der Schule leiten wir diese Standardmaßnahmen1 für alle in Frage kommenden Rohre im Entlüftungssystem des Klassenzimmers ab. Diese Annahme kann jedoch leicht an die Realitäten eines Betongebäudes angepasst werden. Zweitens ist
  • Die Temperatur der Zu- und Abluft ist keinen größeren Schwankungen ausgesetzt.
  • Der Jahresdurchschnitt liegt meist bei 20 °C bis 25 °C.
  • Für die Luftdichte ρ 0 kann daher vereinfacht ein konstanter Normwert von 1.21 km/m3 bei 20°C angewandt werden.
  • Die Bestimmung der Anlagen-Druck-Differenz (Δp) erfolgt, indem zunächst eine erste Druck-Differenz p 1 vor und nach dem, im Luftzulauf AUL angeordneten, ersten Ventilator 12 durch ein entsprechendes erstes Mittel 13 erfasst wird.
  • Ferner wird eine zweite Druck-Differenz p 2 vor und nach dem, im Luftablauf FOL angeordneten, zweiten Ventilator 17 durch ein entsprechendes zweites Mittel 18 erfasst.
  • Die Anlagen-Druck-Different Δp wird aus der ersten und zweiten Differenz p 1, p 2 gebildet.
  • Das Luft-Flussvolumen Q wird kontinuierlich über die Zeit t über einen Erfassungszeitraum ermittelt.
  • Die Lüftungs-Last der Belüftungsanlage wird durch die Belegung eines durch die Belüftungsanlage belüfteten Raums R im Erfassungszeitraum erfasst.
  • Aus der Lüftungs-Last und dem Luft-Flussvolumen Q wird ermittelt, ob eine hinreichende Belüftung vorliegt.
  • Faktoren hinsichtlich einer Lüftungskanalkonfiguration oder eine Montage des Lüftungsrohres LR, eine Rohrlänge, ein Rohrreibungskoeffizient sowie Änderungen in der Geometrie oder im Material können zu Strömungsverlusten führen.
  • Die Einbeziehung dieser Faktoren würde jedoch die Abschätzung der Belüftungsfunktion komplexer machen.
  • Die Erfindung soll jedoch eine sehr einfache Form der Abschätzung unter Berücksichtigung besonders einfach zu erhebender Messwerte ermöglichen, ohne dass ein grundsätzliche Aussagequalität der Schätzung eingeschränkt wird.
  • Aus der genannten Formel lässt sich nicht nur das Luft-Flussvolumen Q ermittelt, sondern auf einfache Weise der Luftfluss pro Sekunde oder pro Stunde ableiten.
  • Für weitere Betrachtungen muss die Last des Belüftungssystem einbezogen werden, welche sich auf der Belegung des Raumes R ergeben kann.
  • Beispielsweise kann für eine Schulklasse als Raum R eine maximale Belegung von 25 Kinder sowie zwei Erwachsene angenommen werden.
  • Alternativ kann für eine Kleingruppenraum als Raum R eine maximale Belegung von zehn Kinder sowie einem Erwachsenen angenommen werden.
  • Mithilfe des ANSI/ASHRAE Standards 62.1-2019 (American Society of Heating and Air-Conditioning Engineers, 2019, Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality) kann eine benötigter Luft-Flussvolumen Q beziehungsweise ein entsprechender Luftfluss ermittelt werden.
  • Der ASHRAE-Standard schlägt 0,283 m3/min pro Kind (9-10 Jahre) und 0,43 m3/min pro Erwachsenen als ideale Belüftung für eine akzeptable Raumluftqualität vor.
  • Fig. 2 zeigt das Luft-Flussvolumen Q über einen Erfassungszeitraum t in einem ersten Raum mit einer ersten Raumgröße.
  • Fig. 3 zeigt das Luft-Flussvolumen Q über einen Erfassungszeitraum t in einem zweiten Raum mit einer zweiten Raumgröße.
  • Fig. 4 zeigt das Luft-Flussvolumen Q über einen Erfassungszeitraum t in einem dritten Raum mit einer dritten Raumgröße.
  • In den in Fig. 2 bis Fig. 4 dargestellten zeitlichen Verläufen von Luft-Flussvolumen Q ist sowohl der Luftzufluss als auch Abfluss dargestellt.
  • Ferner sind die aus der Norm ASHRAE 62.1-2019 vorgegebenen Grenzwerte für eine optimale Belüftung mit unterschiedlicher Raumbelegung erkennbar.
  • Die Linie L11 bezeichnet eine 100% Belegung des ersten Raums, die Linie L12 eine 80% Belegung, die Linie L13 eine 60% Belegung, die Linie L14 eine 40% Belegung und die Linie L15 eine 20% Belegung des ersten Raums.
  • Es ist aus der Figur erkennbar, dass das Lüftungssystem mit großen Reserven eine 100% Belegung beherrschen kann und das Lüftungssystem daher optimal dimensioniert ist.
  • Dadurch wird klar, dass das erfindungsgemäße Verfahren auf einfache und effiziente Weise eine Validierung eines Lüftungssystem erlaubt, bei welcher nur die Luftdruckverhältnisse an den Ventilatoren im Zuluft- und Abluft-Bereich des Lüftungsrohres ermittelt werden müssen.
  • Mit anderen Worten zeigen die Fig. 2-4, dass die Lüftungssysteme in den jeweiligen Räumen im Beispielgebäude unter idealen Bedingungen dem Luftbedarfsprofil dieser Gebäudezonen zu entsprechen scheinen.
  • Beim Vergleich eines berechneten Luftstromvolumens für Zu- und Abluft mit dem idealen Belüftungsvolumen gemäß ASHRAE-Standard 62.1-2019 bei unterschiedlichen Belegungszuständen, welche durch die Grenzwertlinien L11-L15, L21-L24, L31-L34 dargestellt sind, wird genügend Luft durch die Belüftung der Schule bewegt System zur Aufrechterhaltung eines akzeptablen Raumklimas für die Insassen.
  • Daher kann eine Unterdimensionierung des Lüftungssystems nicht bestätigt werden.
  • Die Ausführungen gelten für Fig. 3 und Fig. 4 dementsprechend.
    • Bezugszeichen:
    • 1
    AUL-Temperaturfühler
    2
    Absperrklappe AUL
    3
    Absperrklappe FOL
    4
    Enteisungsklappe
    5
    Bypass-Klappe
    6
    Differenzdrucksensor
    7
    AUL-Klappe
    8
    FOL-Klappe
    9, 10
    UML-Klappe
    11
    Verdampfer
    12
    ZUL-Ventilator
    13
    Differenzdrucksensor ZUL-Ventilator
    14
    Absperrklappe ZUL
    15
    Absperrklappe ABL
    16
    Kondensator
    17
    ABL-Ventilator
    18
    Differenzdrucksensor ABL-Ventilator
    19
    ZUL-Temperaturfühler
    20
    ABL-Temperaturfühler
    21
    ZUL-Temperaturfühler zur Anzeige
    22
    Raumtemperaturfühler
    23
    Raumthermostat, Notthermostat
    A
    Querschnitt des Lüftungsrohrs
    ABL
    Abluft
    AUL
    Außenluft
    FOL
    Fortluft
    UML
    Umluft
    ZUL
    Zuluft
    MV
    Messvorrichtung
    LR
    Lüftungsrohr
    L11-L15,
    L21-L24,
    L31-L34
    Linie für Norm-Grenzwert
    Δp
    Anlagen-Druck-Differenz
    Q
    Luft-Flussvolumen
    Q1
    ABL-Luft-Flussvolumen
    Q2
    ZUL-Luft-Flussvolumen
    R
    Raum
    ρ0
    Luftdichte
    t
    Zeit

Claims (3)

  1. Verfahren zur Ermittlung des Luft-Flussvolumens (Q) durch ein Lüftungsrohr (LR) einer Belüftungsanlage, wobei das Lüftungsrohr einen Querschnitt (A) aufweist und zwischen einem Luftzulauf (AUL) und einem Luftablauf (FOL) angeordnet ist, wobei eine Anlagen-Druck-Differenz (Δp) zwischen dem Luftzulauf (AUL) und dem Luftablauf (FOL) gemessen wird, und mithilfe einer Luftdichte (ρ 0) das Flussvolumen (Q) nach dem Zusammenhang Q A , Δ p = A 2 ⋅ Δ p ρ 0
    Figure imgb0003
     ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Anlagen-Druck-Differenz (Δp) erfolgt, indem eine erste Druck-Differenz (p 1) vor und nach einem, im Luftzulauf (AUL) angeordneten, ersten Ventilator (12) durch ein entsprechendes erstes Mittel (13) erfasst wird, und eine zweite Druck-Differenz (p 2) vor und nach einem, im Luftablauf (FOL) angeordneten, zweiten Ventilator (17) durch ein entsprechendes zweites Mittel (18) erfasst wird, und die Anlagen-Druck-Different (Δp) aus der ersten und zweiten Differenz (p 1, p 2) gebildet wird.
  2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Luft-Flussvolumen (Q) kontinuierlich über einen Erfassungszeitraum (t) ermittelt wird, und die Lüftungs-Last (VR) der Belüftungsanlage durch die Belegung der durch die Belüftungsanlage belüfteten Räume (R) im Erfassungszeitraum erfasst wird, und aus der Lüftungs-Last (VR) und dem Luft-Flussvolumen (Q) ermittelt wird, ob eine hinreichende Belüftung erfolgt ist.
  3. Messvorrichtung (MV) mit einem Prozessor und einem Speicher zur Ermittlung des Luft-Flussvolumens (Q) durch ein Lüftungsrohr (LR) einer Belüftungsanlage, welches Lüftungsrohr (LR) einen Querschnitt (A) zwischen einem Luftzulauf (AUL) und einem Luftablauf (FOL) aufweist, und bei dem Luftzulauf (AUL) und dem Luftablauf (FOL) jeweils Mittel (13, 18) zum Messen eines jeweiligen Luftdrucks vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel ein erstes Mittel (13) zum Messen einer ersten Druck-Differenz (p1 ) vor und nach einem, im Luftzulauf (AUL) angeordneten, ersten Ventilator (12) und ein zweites Mittel (18) zum Messen einer zweiten Druck-Differenz (p2 ) vor und nach einem, im Luftablauf (FOL) angeordneten, zweiten Ventilator (17) aufweisen und die Messvorrichtung (MV) dazu eingerichtet ist, das Verfahren der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
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