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Swegon Klimasysteme mit Luftkühlung 2002 - Rev. 19 Juni, 2007
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Verschiedene Effektivitätsbegriffe
Man spricht in diesem Zusammenhang von zwei verschiedenen Begriffen:
- LÜFTUNGSEFFEKTIVITÄT, die ein Maß für die Effektivität beim Abtransport von Verunreinigungen ist.
- LUFTWECHSELEFFEKTIVITÄT, die ein Maß für die Effektivität des Luftwechsels in einem Raum ist
Ein Hauptziel für die Konstrukteure ist deshalb, die Zu- und Abluftgeräte so auszulegen und anzuordnen, dass sowohl die Luftwechsel- als auch die Lüftungseffektivität so hoch wie möglich ist.
Die Lüftungseffektivität ist von mehreren verschiedenen Parametern abhängig:
- Anordnung der Zu- und Abluftauslässe
- Auslasstyp
- Zuluftgeschwindigkeit
- Temperaturunterschied zwischen Zu- und Abluft
- Vorkommen von Störungen von z. B. Wärmequellen, Aktivität usw.
Gem. einem Vorschlag der Nordischen Ventilationsgruppe wird der Ausdruck „spezifische Luftmenge” (n) anstatt des Ausdruckes „Luftwechselzahl” eingeführt.
Die spezifische Luftmenge wird als Verhältnis zwischen Außenluftanteil der Zuluftmenge und dem ventilierten Raumvolumen angegeben.
Die spezifische Luftmenge wurde früher als ”Luftwechselzahl” mit der Einheit Wechsel/h bezeichnet. Das hat jedoch oft zur Auffassung geführt, dass die Luft im Raum so viele Male pro Stunde ausgetauscht wird wie es die Zahl angibt. Wie schnell die Luft im Raum ausgetauscht wird, wird nicht nur von der Größe der Zuluftmenge und des Raumvolumens bestimmt, sondern auch in hohem Ausmaß von den Luftbewegungen im Raum.
Überschusswärme als eine Verunreinigung betrachtet werden kann. Es ist daher angebracht, den Begriff „Temperatureffektivität” einzuführen.
Da Überschusswärme als Verunreinigung betrachtet werden kann, kann deswegen für den Erhalt der Temperatureffektivität die Konzentration gegen die Temperatur ausgetauscht werden.
Wir unterscheiden zwischen „Effektivität der Durchschnittstemperatur” und „lokalem Temperaturindex”, der für einen gewissen Punkt im Raum gilt.Grundlegende Fakten
Lüftungseffektivität, erc
Wird bei einem gewissen Austritt von Verunreinigungen als Quotient zwischen der Konzentration in der Abluft und der Durchschnittskonzentration im Raum definiert, d.h.;
wo Ce = Gleichgewichtskonzentration in der Abluft
wo Cm = mittlere Konzentration im Raum bei Gleichgewicht
Lokaler Lüftungsindex, epc
wo Cp = Gleichgewichtskonzentration im Punkt p.
Luftwechseleffektivität, era
Wird als Quotient zwischen der nominalen Zeitkonstante und der Austauschzeit für die Luft im Raum definiert.
wo | tn = nominale Zeitkonstante
tm = Durchschnittsalter der Raumluft
2·tm = Austauschzeit für die Raumluft |
Anmerkung:
Das Durchschnittsalter der Luft steht im direkten Verhältnis zu der Zeit, die für den Luftwechsel im Raum in Anspruch genommen wird.
Der Austausch der gesamten Raumluft nimmt durchschnittlich eine Zeit in Anspruch, die zweimal dem Durchschnittsalter der Raumluft entspricht.
Das Durchschnittsalter der Luft kann durch Messungen im Abluftkanal festgestellt werden.
Spezifischer Luftmenge, n
wo | q = Außenluftmenge (m3/h)
V = Raumvolumen (m3) |
Nominale Zeitkonstante, tn
Die nominale Zeitkonstante (tn) ist die Zeit, in der sich der Außenluftanteil der zugeführten Lüftungsmenge q durchschnittlich im Raum aufhält.
wo | q = Außenluftmenge(m3/h)
V = Raumvolumen (m3) |
Temperatureffektivität, ert
(Mittelwert)
wo | tf = Ablufttemperatur
tm = mittlere Raumtemperatur (bei Gleichgewicht)
tt = Zulufttemperatur |
Lokaler Temperaturindex, ept
wo | tp = Temperatur im Punkt p bei Gleichgewicht |
Aufenthaltszone
Die Aufenthaltszone ist der Teil des Raumes, in dem sich die Menschen normalerweise aufhalten und soll nach Rücksprache mit dem Bauherrn und Architekten definiert werden. Ihr Volumen wird auf Flächen begrenzt, die parallel mit den Wänden, der Decke und des Bodens des Raumes laufen. Der Abstand zwischen der Fläche der Aufenthaltszone und den Raumflächen variiert aufgrund der Art und Weise der Benutzung des Raumes.
Nachstehende Tabelle 1 zeigt eine Zusammenstellung der normalen Abstände zwischen entsprechender Fläche und der Aufenthaltszone sowie den normalen Variationsbereichen.
Abbildung 1. Die Rasterfläche markiert eine definierte Aufenthaltszone.
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| Normaler Variationsbereich | Normalwert des abstandes |
Raumfläche | von der Fläche zur
Aufenthaltszone | zwischen Fläche und
Aufenthaltszone |
Außenwand | 0,2 - 1,0 m | 1,0 m |
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Innenwand | 0 - 0,6 m | 0,6 m |
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Fußboden, untere Grenze | 0 - 0,1 m | 0,1 m |
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Fußboden, obere Grenze; stehende Person | 1,8 - 2,0 m | 2,0 m |
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Tabelle 1.Grenzen für die Aufenthaltszone.
Nahzone
Nahzone ist ein Begriff, der im Zusammenhang mit Quellauslässen benutzt wird und daher von primärem Interesse bei der Verdrängungslüftung ist.
Gem. den Prüfungsregeln, die heute Gültigkeit besitzen (SS EN 122 39), wird die Nahzone von den Maßen av und bv gem. Abbildung 2 definiert.
Das Maß av repräsentiert hierbei den größten horizontalen Abstand von der Wand (oder von der Mitte des Auslasses für einen zylindrischen Auslass zur Strahlhüllfläche für v (m/s).
Das Maß bv repräsentiert den größten horizontalen Abstand im rechten Winkel zu av zwischen den Endpunkten der Strahlhüllfläche.
In der Testmethode wird betont, dass die Strahlhüllfläche gemessen werden soll, wo die Geschwindigkeit am höchsten ist, d. h. nicht auf einer bestimmten Bodenhöhe. Die Geschwindigkeit v m/s für die Strahlhüllfläche wurde in der Testmethode, die nun als europäische und schwedische Norm, SS EN 122 39, gilt, wie folgt festgelegt:- 0,2 m/s für Quellauslässe, vorgesehen für Komfortlüftung
- 0,3 m/s für Quellauslässe, vorgesehen für Industrieventilation
Für deckenmontierte Quellauslässe wird die Nahzone gem. Abbildung 3 definiert.
Es ist wichtig, dass der Projektant für die Lüftung darauf achtet, wie die verschiedenen Hersteller die Nahzonen definieren. Verschiedene Methoden kommen vor, wie z. B.:
- Komfortzone, die besonders definiert wird
- Strahlhüllfläche bei 0,05 m über dem Boden
- Strahlhüllfläche bei 0,10 m über dem Boden
Relativ große Unterschiede werden bei den Werten av und bv erhalten, wenn man von der im Prüfverfahren festgelegten Mess- und Definitionsmethode absieht. EINE ABWEICHUNG VON DIESER METHODE FÜHRT IMMER ZU KÜRZEREN WERTEN IN DER NAHZONE!
Abbildung 2.Boden- und wandmontierte Quellauslässe.
Abbildung 3.Deckenmontierte Quellauslässe.
Fernzone
Fernzone ist ein Begriff, der im Zusammenhang mit Verdrängungslüftung benutzt wird. Die Fernzone wird als die Zone außerhalb der Nahzone definiert, wo Dichtigkeitsströmung vorherrscht. Charakteristsch für die Dichtigkeitsströmung ist, dass:
- sie vom Unterschied in der Dichte zwischen Zuluft und Raumluft getrieben wird.
- sie zu einer geringen Ejektorwirkung der umgebenden Luftführt.
- sie sehr dünn ist, normalerweise ca. 10 cm.
- sie etwas niedrigere Geschwindigkeitsfluktuationen (Turbulenz) als ein Düsenstrahl besitzt.
Die Luftgeschwindigkeit innerhalb der Fernzone wird von folgenden Faktoren bestimmt:
- Wärmebelastung im Raum
- Geometrie des Raumes (Breite)
Da wir einen Ausgleich des Luftmenge über die Breite des Raumes erhalten haben, kann die Luftgeschwindigkeit in der Fernzone gem. folgender Gleichung berechnet werden.
wo | q = | Zuluftmenge (m3/s) |
| Dt = | Unterschied zwischen Raum- und Zulufttemperatur (K) |
| b = | Raumbreite (m) |
| T = | Absolute Raumtemperatur (K) |
| vf = | Luftgeschwindigkeit in der Fernzone (m/s) |
Beispiel: | |
Büroraum mit der Breite von 3,6 m | |
Rückseitig plazierter, halbrunder Quellauslass | |
Zulufttemperatur | 18°C |
Raumtemperatur | 24°C |
Luftmenge | 30 l/s |
Diese Luftgeschwindigkeit ist als der niedrigste Wert zu betrachten, der bei Dichtigkeitsströmung erhalten werden kann.
Abbildung 4.Fernzone in Räumen mit Quellauslässen.
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