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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

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• 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?

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Und was sagt die Norm SIA 382/1?

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• Abführen von Luftverunreinigungen

– Gerüche

– Schadstoffe

– Mikroben, Keime

• Beispiele

– WC-Abluft, Küchen

– Industrieanlagen

– Operationsräume

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• Abführen sensibler Wärmelasten

– Heizlasten

– Kühllasten

• Beispiele

– Büro- und Verwaltungsgebäude

– Spitäler

– Theater, Kino

– TV-Studios

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• Abführen latenter Wärmelasten

– Befeuchtung

– Entfeuchtung

• Beispiele

– Schwimmbäder

– Museen

– Bibliotheken

– Papierindustrie

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• Kontrolle von Druckverhältnisse

– Über-/Unterdruck

• Beispiele

– Gastronomiebereich

– Raucherräume

– Laborräume

– Autopsie, Pathologie

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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!

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Anlagetypen nach SIA

382/1:

Gliederung aufgrund

der Anzahl der

verschiedenen

thermodynamischen

Luftbehandlungs-

funktionen (Heizen,

Kühlen, Befeuchten…)


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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

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Grundlagen – Luftarten in Lüftungs- und Klimatechnik

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1 Aussenluft

2 Zuluft

5 Abluft

7 Fortluft

8 Umluft

Grundlagen – Behaglichkeit

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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!

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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.

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Grundlagen – Behaglichkeit, Aufenthaltsbereich

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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

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Grundlagen - Raumluftströmungen in einem Raum

Mischlüftung Verdrängungsströmung

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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

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Beispiele von typischen Luftauslässen bei Mischlüftungen

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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

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Beispiele von typischen Luftauslässen bei Verdrängungsströmungen

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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.)

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Zuluftanlage mit Lufterwärmung

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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

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Einfache Abluftanlage

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Einfache Abluftanlage

Vorteil:


Nachteil:


• Hohe Energiekosten verursacht durch Nachströmen unbehandelter Aussenluft

Anwendungen:

• Kleinere Bürobauten

• Lagerlüftung

• WC-Anlagen

• Kleinküchen

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Abluftanlage mit Abwärmenutzung

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Abluftanlage mit Abwärmenutzung

Vorteil:


• Nutzung der Abluftwärme auf hohem Temperaturniveau

Nachteil:


• Nachströmen unbehandelter Aussenluft (Hygiene)

Anwendungen:

• Kleinere Bürobauten, Wohnbauten

• Lagerlüftung, Produktionsstätten

• WC-Anlagen

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1-Kanal Zu-/Abluftanlage mit konstantem Volumenstrom (KVS)

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1-Kanal Zu-/Abluftanlage mit konstantem Volumenstrom (KVS)

Vorteil:

• Einfache Regulierung

Nachteil:


• Hohe Energiekosten wegen konstantem Luftvolumenstrom

Anwendungen:

• Versammlungsräume

• Administrations- und Dienstleistungsbauten

• Verkaufs- und Lagerräume

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1-Kanal Zu-/Abluftanlage mit konstantem Luftvolumenstrom und

Nachwärmer (2-Zonenanlage)

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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:




• Theater, Kinos

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1-Kanal Zu-/Abluftanlage mit variablem Volumenstrom (VVS)

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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:




• Theater, Kinos

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Bauteile in der Lüftungs- und Klimatechnik

Luftaufbereitungsgeräte (Monobloc)

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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.)

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Wärmerückgewinnungen – Plattentauscher

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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

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Rotationswärmetauscher

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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)

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Kreislaufverbundsystem (KVS-WRG)

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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

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Energieeffizienz bei Lüftungs- und Klimaanlagen

Wo wird bei Lüftungs- und Klimaanlagen Energie in welcher Form

benötigt?

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Folgende Energien werden benötigt:

Wärme, Kälte

• Heizen / Kühlen

• Befeuchtung

Elektrizität

• Motoren / Ventilator

• Hilfsenergie für Steuerung und Regelung

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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

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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)

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18.08.201549

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

Verband Schweizerischer Elektrizitätsunternehmen (VSE)

Hintere Bahnhofstrasse 10

Postfach

5001 Aarau

Tel. +41 62 825 25 25

Fax +41 62 825 25 26

[email protected]

www.strom.ch

Association des entreprises électriques suisses (AES)

Av. Louis Ruchonnet 2

Case postale

1003 Lausanne

Tel. +41 21 310 30 30

Fax +41 21 310 30 40

[email protected]

www.electricite.ch

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