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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
Inhaltsübersicht
18.08.20152
• 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
Grundlagen – Aufgabe der Lüftungs- und Klimatechnik
Wann ist der Bedarf einer Lüftungs- oder Klimaanlage gegeben?
18.08.20153
Grundlagen – Aufgabe der Lüftungs- und Klimatechnik
• Abführen von Luftverunreinigungen
– Gerüche
– Schadstoffe
– Mikroben, Keime
• Beispiele
– WC-Abluft, Küchen
– Industrieanlagen
– Operationsräume
18.08.20155
Grundlagen – Aufgabe der Lüftungs- und Klimatechnik
• Abführen sensibler Wärmelasten
– Heizlasten
– Kühllasten
• Beispiele
– Büro- und Verwaltungsgebäude
– Spitäler
– Theater, Kino
– TV-Studios
18.08.20156
Grundlagen – Aufgabe der Lüftungs- und Klimatechnik
• Abführen latenter Wärmelasten
– Befeuchtung
– Entfeuchtung
• Beispiele
– Schwimmbäder
– Museen
– Bibliotheken
– Papierindustrie
18.08.20157
Grundlagen – Aufgabe der Lüftungs- und Klimatechnik
• Kontrolle von Druckverhältnisse
– Über-/Unterdruck
• Beispiele
– Gastronomiebereich
– Raucherräume
– Laborräume
– Autopsie, Pathologie
18.08.20158
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!
18.08.20159
Grundlagen – Klassifikation von Lüftungs- und Klimatechnik
18.08.201510
Anlagetypen nach SIA
382/1:
Gliederung aufgrund
der Anzahl der
verschiedenen
thermodynamischen
Luftbehandlungs-
funktionen (Heizen,
Kühlen, Befeuchten…)
Grundlagen – Klassifikation von Lüftungs- und Klimatechnik
18.08.201511
Einteilung von
Lüftungs- und
Klimaanlagen in
verfahrenstechnische
Merkmale
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
18.08.201512
Grundlagen – Luftarten in Lüftungs- und Klimatechnik
18.08.201513
1 Aussenluft
2 Zuluft
5 Abluft
7 Fortluft
8 Umluft
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!
18.08.201515
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.
18.08.201516
Grundlagen – Behaglichkeit, Aufenthaltsbereich
18.08.201517
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!
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
18.08.201518
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
18.08.201520
Grundlagen - Raumluftströmungen in einem Raum
Beispiele von typischen Luftauslässen bei Mischlüftungen
18.08.201521
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
18.08.201522
Grundlagen - Raumluftströmungen in einem Raum
Beispiele von typischen Luftauslässen bei Verdrängungsströmungen
18.08.201523
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, Be-
oder 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.)
18.08.201524
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
18.08.201526
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
18.08.201528
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
18.08.201530
Systeme in der Lüftungs- und Klimatechnik
1-Kanal Zu-/Abluftanlage mit konstantem Volumenstrom (KVS)
18.08.201531
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
18.08.201532
Systeme in der Lüftungs- und Klimatechnik
1-Kanal Zu-/Abluftanlage mit konstantem Luftvolumenstrom und
Nachwärmer (2-Zonenanlage)
18.08.201533
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
18.08.201534
Systeme in der Lüftungs- und Klimatechnik
1-Kanal Zu-/Abluftanlage mit variablem Volumenstrom (VVS)
18.08.201535
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
18.08.201536
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.)
18.08.201538
Bauteile in der Lüftungs- und Klimatechnik
Wärmerückgewinnungen – Plattentauscher
Vorteile:
• Keine bewegliche Teile
• Geringe Störanfälligkeit
• Wirtschaftliche Lösung bei Luftmengen bis ca. 5’000 m3/h
Nachteile:
• Standortgebunden (AUL und FOL müssen zusammengeführt werden)
• Einfriergefahr bei tiefen Aussentemperaturen und hoher Abluftfeuchte
• Keine oder nur beschränkte Feuchterückgewinnung
18.08.201540
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)
18.08.201542
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
18.08.201544
Energieeffizienz bei Lüftungs- und Klimaanlagen
Wo wird bei Lüftungs- und Klimaanlagen Energie in welcher Form
benötigt?
18.08.201545
Energieeffizienz bei Lüftungs- und Klimaanlagen
Folgende Energien werden benötigt:
Wärme, Kälte
• Heizen / Kühlen
• Befeuchtung
Elektrizität
• Motoren / Ventilator
• Hilfsenergie für Steuerung und Regelung
18.08.201546
Energieeffizienz bei Lüftungs- und Klimaanlagen
Wo kann optimiert werden resp. was zeichnen effiziente Lüftungs-
und 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
18.08.201547
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)
18.08.201548
18.08.201549
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
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