TU Berlin

Hermann-Rietschel-InstitutIQ-Lüftung

HRILogo

Inhalt

zur Navigation

Instationäre Quelllüftung

Lupe
Projektdetails
Projektlaufzeit
Dezember 2014  bis Februar 2017
Förderkennzeichen
IGF Nr.: 18498 N

In Anbetracht des hohen Energiebedarfs zur Klimatisierung von Gebäuden wurde am Hermann-Rietschel-Institut (HRI) der Technischen Universität Berlin das Projekt „Instationäre Quelllüftung“, kurz „IQ-Lüftung“ initiiert. Ein großer Teil der insgesamt für die Klimatisierung von Gebäuden aufgewendeten Energie entfällt auf die Verteilung der Luft (Ventilatorstrombedarf). Das primäre Projektziel ist, Betriebsweisen von Quelllüftung zu finden, welche unter behaglichen Bedingungen in einer Senkung des Ventilatorstrombedarfs (Hilfsenergiebedarfs) resultieren. Der Ansatz ist eine Erhöhung der Temperaturdifferenz zwischen Ab- und Zuluft. Dies ermöglicht eine Senkung des Volumenstroms. Die Erhöhung der Temperaturdifferenz zwischen Ab- und Zuluft ist im stationären Betrieb kritisch, da es zu Zugerscheinungen kommen kann. Wird der Volumenstrom instationär eingebracht, bewirkt es eine Einmischung wärmerer Luft aus dem oberen Raumbereich und erhöht die Toleranz gegenüber niedrigen Temperaturen. Durch das periodische Unterbrechen der Zuluftversorgung wird im Mittel weniger Volumenstrom gefördert. Als Folge sinkt der Hilfsenergiebedarf, im Grenzfall in dritter Potenz mit der Volumenstromabsenkung.

Für die Untersuchungen wurde am HRI ein Prüfstand aufgebaut. Es fanden umfangreiche Messungen des Raumklimas bei verschiedenen stationären und instationären Szenarien statt. Zusätzlich wurden in mehreren Teilstudien insgesamt über 60 Probanden zur Thermischen Behaglichkeit befragt. Die Lüftungseffektivität der instationären Fahrweisen wurde dem stationären Betrieb gegenübergestellt. Mit Hilfe von numerischen Strömungssimulationen wurden die Einflüsse einzelner Parameter auf das Raumklima studiert.

Das instationäre pulsweise Einbringen der Luft beeinflusst hauptsächlich den unteren Raumbereich. Dort entsteht eine Art Mischlüftung. Mit jedem Luftpuls wird aus dem oberen Raumbereich warme Luft induziert. Die Luft strömt dann wie bei gewöhnlicher Quelllüftung zu den Wärmequellen und steigt an diesen auf. Im oberen Raum-Drittel ist zwischen stationärer und instationärer Quelllüftung nur ein geringer Unterschied feststellbar.

Insgesamt kann den Projektergebnissen entnommen werden, dass der Hilfsenergiebedarf bei gleichbleibender oder gar erhöhter thermischer Behaglichkeit um ca. 50 % und mehr reduziert werden kann. Die Probandenbefragung weist allerdings eine hohe Streuung der Ergebnisse auf. Eine wiederholte Befragung derselben Personen zum gleichen Raumklima kann ein diametral verschiedenes Bild geben. Ferner ist für die Beurteilung der Behaglichkeit im instationären Betrieb eher der Modalwert und weniger der Mittelwert entscheidend. Das Raumklima weist jedoch auch bi- bzw. polymodale Verteilungen auf, was eine Mehrdeutigkeit mit sich bringt.

Im Rahmen des Projekts konnten günstige Betriebsweisen identifiziert und Auslegungsempfehlungen abgeleitet werden. Die Thermische Behaglichkeit ist jedoch vor einem Masseneinsatz in einem größeren Rahmen zu bestätigen. Im Bestand und Neubau kann die Instationäre Quelllüftung bei Bürogebäuden Anwendung finden, wenn das Kanalnetz ohne Verjüngung ausgeführt ist. Andernfalls kann das pulsweise Fördern der Luft einen hohen Druckverlust erzeugen und insgesamt energetisch nachteilig sein.

Veröffentlichungen

Hermann-Rietschel-Colloquium (15.03.16):
„Lüftungseffektivität in einem Besprechungsraum bei instationär betriebener Quelllüftung“

TGA-KONGRESS 2016 (15.04.16):
„Bewertung des Zugluftrisikos im stationären und instationären Betrieb von Quelllüftung“

CLIMA2016 (22.-25.05.16):
“Unsteady Displacement Ventilation in Office Environments with Varying Thermal Loads”

Indoor Air 2016 (3.-8.07.16):
“Unsteady Air Supply in Displacement Ventilation: Impact on Thermal Comfort and Energy Demand”

Healthy Buildings 2017 (11.07.2017):
“Ventilation Effectiveness in Unsteady Displacement Ventilation”

Journal of Civil Engineering and Architecture (2017):
“Velocity Probability Distribution and Thermal Comfort in Unsteady Displacement Ventilation”

Förderung

Lupe

Navigation

Direktzugang

Schnellnavigation zur Seite über Nummerneingabe