Bedarfsgeregelte Lüftung

Transcrição

Regelstrategie und Applikationen für
einen energieeffizienten Betrieb
Answers for infrastructure.
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Inhaltsverzeichnis
1
Einleitung .................................................................................................5
2
Grundlagen ..............................................................................................6
2.1
Ziel.............................................................................................................6
2.2
Allgemeines Verfahren ..............................................................................7
2.3
Steuer- und Regelkonzept.......................................................................10
2.4
Messtechnik ............................................................................................12
2.5
Fühler für die Bedarfsgeregelte Lüftung .................................................16
2.5.1
Zusammenfassung..................................................................................16
2.5.2
CO2 ..........................................................................................................16
2.5.3
Mischgase (VOC) ....................................................................................18
2.6
Einfache Regeln zur Fühlerauswahl .......................................................21
2.7
Korrekte Platzierung der Fühler ..............................................................22
2.8
Stellglieder...............................................................................................22
3
Wirtschaftlicher Nutzen und andere Vorteile......................................23
3.1
Nichtmaterieller Nutzen...........................................................................23
3.2
Materieller Kundennutzen .......................................................................24
4
Anwendungen........................................................................................27
4.1
Hauptsächliche Anlagenkonfigurationen .................................................27
4.2
Ergänzende Verfahren ............................................................................28
4.2.1
Economizer tx2........................................................................................28
4.2.2
Air Vitalizing System (AVS) .....................................................................29
5
Anwendungsbeispiele ..........................................................................30
5.1
Allgemeines Beispiel einer Bedarfsgeregelten RLT-Anlage ...................31
5.2
DESIGO RXC..........................................................................................35
5.2.1
Einkanalsystem für Zu- und Abluft mit Nacherwärmer oder
Nachkühler ..............................................................................................36
5.3
DESIGO PX.............................................................................................36
5.3.1
Lüftungsanlage für Zu- und Abluft mit Luftklappe und einstufigem
Ventilator .................................................................................................36
5.3.2
Teilklimaanlage mit Mischluftklappen, Energierückgewinnung,
Lufterwärmer, Luftkühler und mehrstufigen Ventilatoren ........................36
5.3.3
Klimaanlage mit Mischluftklappen, Energierückgewinnung,
Lufterwärmer, Luftkühler, Luftbefeuchter und mehrstufige
Ventilatoren .............................................................................................36
5.4
SED2 (bedarfsabhängige Steuerung von stufenlosen Ventilatoren) ......36
5.4.1
Luftaufbereitungseinheit mit Lufterwärmer, Luftkühler, Filter und
FU-gesteuerten Zu- und Abluftventilatoren .............................................36
5.5
Synco
5.5.1
Lüftungsanlage mit Lufterwärmer und Luftkühler....................................36
5.5.2
Lüftungsanlage mit Lufterwärmer und Luftkühler....................................36
5.6
Synco
5.6.1
Lüftungsanlage mit Mischluftklappen ......................................................36
5.6.2
Lüftungsanlage mit Mischluftklappen ......................................................36
TM
TM
100 ............................................................................................36
200 ............................................................................................36
3
4
TM
5.7
Synco
700 ............................................................................................36
5.7.1
Lüftungsanlage mit Mischluftklappen und Lufterwärmer.........................36
5.7.2
Lüftungsanlage mit Plattenwärmetauscher und Lufterwärmer................36
5.7.3
Lüftungsanlage mit Mischluftklappen und Lufterwärmer.........................36
5.7.4
Teilklimaanlage mit Mischluftklappen, Lufterwärmer und Luftkühler.......36
5.7.5
Teilklimaanlage mit Plattenwärmetauscher, Lufterwärmer und
Luftkühler.................................................................................................36
5.7.6
Teilklimaanlage mit Mischluftklappen, Lufterwärmer und
Luftbefeuchter .........................................................................................36
5.7.7
Teilklimaanlage mit Mischluftklappen, Lufterwärmer und
Luftbefeuchter .........................................................................................36
5.7.8
Teilklimaanlage mit Mischluftklappen, Vorerwärmer, Luftbefeuchter,
Luftkühler und Nacherwärmer .................................................................36
5.7.9
Klimaanlage mit Mischluftklappen, Luftkühler, Lufterwärmer und
Luftbefeuchter .........................................................................................36
5.7.10
Klimaanlage mit Mischluftklappen, Vorerwärmer, Luftkühler,
Luftbefeuchter, Luftentfeuchter und Nacherwärmer................................36
6
Ausschreibungstext für Bedarfsgeregelte Lüftung ...........................36
7
Fachartikel .............................................................................................36
8
Richtlinien und Normen........................................................................36
9
Glossar ...................................................................................................36
1
Einleitung
Soll bei einem Gebäude hohe Gesamteffizienz erreicht werden, genügt es nicht,
die besten verfügbaren Produkte einzusetzen. Die einzelnen Komponenten
müssen untereinander abgestimmt sein – nicht nur technisch, sondern auch in der
Art und Weise, wie sie betrieben werden.
Aber selbst wenn die Subsysteme optimal aufeinander abgestimmt sind, ist der
Energieverbrauch zu hoch, wenn die Systeme nicht entsprechend dem
tatsächlichen Bedarf gefahren werden (wenn z.B. der Kältespeicher
unnötigerweise geladen oder die Klimaanlage ausserhalb der Gebäudenutzungszeit betrieben wird).
Systeme haben die Tendenz, chaotisch zu werden. Die Benutzer werden mit der
Zeit nachlässig. So werden auch Sollwerte, Kennlinien, Schaltzeiten usw.
verändert. Aber auch Nutzungen ändern dauernd. Bei einer Bedarfsgeregelten
Lüftung wird der Lufterneuerungsbedarf kontinuierlich mittels Luftqualitätsfühlern
(CO2- oder VOC-Fühler) gemessen und die dem Raum zugeführte Aussenluftmenge durch einen Regler laufend an den tatsächlichen (gemessenen) Bedarf
angepasst.
Ziel dieser Broschüre ist es, aufzuzeigen,
x welchen Kundennutzen eine Bedarfsgeregelte Lüftung bietet
x was unter „Bedarfsgeregelter Lüftung“ verstanden wird
x wie ein derartiges System sowohl bei neuen als auch bei bestehenden Anlagen
in der Praxis implementiert wird
x welche Punkte von der Planung über die Inbetriebnahme bis zum Betrieb
beachtet werden müssen.
1.
Komponenten mit hoher Effizienz
Gebäude, Kessel, Trinkwarmwasserbereitung, Kältemaschinen, Lüftungsund Klimaanlagen, Wärmerückgewinnung, Beleuchtung und z.B. Bürogeräte.
2.
Optimales Zusammenspiel dieser Komponenten
Ohne den Einsatz eines Gebäudeautomationssystems lässt sich ein
grösseres und/oder komplexes Gebäude nicht gesamteffizient betreiben.
3.
Bedarfsabhängiger Betrieb
Heizung, Beleuchtung, Klimaanlage und z.B. Bürogeräte.
4.
Visualisierung der Schlüsselgrössen (Transparenz –» Einsparungen)
Überwachung –» Controlling –» Optimierung
Abb. 1
Kriterien für hohe Gesamteffizienz von Gebäuden
5
2
Grundlagen
Oberste Aufgabe von Raumlufttechnischen (RLT-) Anlagen ist es – nebst der
Gewährleistung eines thermisch behaglichen Innenraumklimas – gute Raumluftqualität bei minimalem Energieverbrauch sicherzustellen. Um dieses Ziel zu
erreichen, setzt sich am Markt immer mehr die Bedarfsgeregelte Lüftung durch.
Hierunter versteht man eine optimierte Betriebsweise von RTL-Anlagen, bei der
mittels Fühler und speziellen Regel- und Steuerstrategien in allen Lastzuständen,
vor allem aber im Teillastbereich, eine Belüftung entsprechend des ermittelten
Lufterneuerungsbedarfs bei guter Raumluftqualität erzielt wird. Dieser Ansatz geht
bedeutend weiter als ein Betrieb nach Schaltuhr.
Der Lufterneuerungsbedarf unter Teillastzuständen kann heute zuverlässig mit
Fühlern erfasst werden, und die Verfügbarkeit geeigneter Fühler ist die
Voraussetzung für Bedarfsgeregelte Lüftung und gute Raumluftqualität. Zwei
wesentliche Elemente einer Bedarfsgeregelten Lüftung sind die Berücksichtigung
thermischer Toleranzbänder (z.B. nach DIN EN 13779) und die Reduzierung des
Luftvolumenstroms bis zur zeitweisen Abschaltung der Anlage unter Verwendung
spezieller Steuer- und Regelkonzepte. Die Vorteile Bedarfsgeregelter Lüftung
liegen in der Senkung der Betriebskosten und der automatischen Sicherstellung
des Komforts unter allen Betriebsbedingungen.
VDMA-Einheitsblatt 24 773 mit dem Titel „Bedarfsgeregelte Lüftung – Begriffe,
Anforderungen, Regelstrategien“, das von Fachleuten der Firmen Belimo,
Honeywell, Johnson Controls, LTG, Messner Technik, Sauter and Siemens
erarbeitet wurde, beschreibt die wesentlichen Aspekte Bedarfsgeregelter Lüftung
[1, 2].
2.1 Ziel
Werden in öffentlichen Räumen mit grossem Publikumsverkehr und sich ändernder
Personenzahl (Abb. 2) die Lüftungs- und Klimaanlagen von Hand oder nach
Schaltuhrprogramm betrieben, wird das Potenzial zum rationellen Einsatz von
Energie (Wärme, Kälte und Elektrizität) nur zu einem Teil ausgeschöpft. Grund: Der
Lufterneuerungsbedarf ist während des Tages und auch von Tag zu Tag nicht
konstant, sondern von der sich ändernden Personenzahl im Raum und den
Tätigkeiten der Personen (Abb. 4) abhängig. Mit Bedarfsgeregelter Lüftung wird
erreicht, dass die dem Raum zugeführte Aussenluftmenge ständig an den
tatsächlichen Bedarf angepasst wird und somit ohne Beeinträchtigung der
Raumluftqualität Kosten gespart werden.
Sinnvolle Anwendungen:
Allgemein, Räume mit:
x
x
x
x
x
x Variabler Belegung
x Eigener Lüftungs- oder Klimaanlage
Restaurants und Kantinen
Hörsäle und Schulen
Einkaufszentren und Kaufhäuser
Messe- und Sporthallen
Empfangsräume, Schalter- und
Bankhallen, Abfertigungsbereiche in
Flughäfen
x Versammlungshallen,
Konferenzräume, Theater und Kinos
x Hotels und Wohnbauten
Abb. 2
6
Anwendungsbeispiele für Bedarfsgeregelte Lüftung
Welche Anlagen eignen sich für Bedarfsgeregelte Lüftung?
Auch bestehende Lüftungs-, Voll- und Teilklimaanlagen können auf
Bedarfsgeregelte Lüftung umgerüstet werden. Die Hauptvoraussetzungen für
wirtschaftlichen Einsatz sind folgende:
x Die Belegung des Raums variiert von Tag zu Tag
3
x Anlagen mit einem Luftvolumenstrom von über 2’000 m /Stunde
x Ein Temperaturregelsystem mit energieneutraler Zone oder Totzone
(z.B. Heizen, wenn die Raumtemperatur unter 21 °C fällt und Kühlen, wenn
sie über 25 °C ansteigt)
2.2 Allgemeines
Verfahren
Der minimale Aussenluft-Volumenstrom für eine RTL-Anlage wird normalerweise
so ausgelegt, dass pro Person und Stunde ein bestimmtes Luftvolumen zur
Verfügung gestellt wird. Die Auslegung erfolgt üblicherweise für Vollbelegung des
Raums (Nennlastbedingungen, Abb. 3).
Nach DIN und anderen Normen ist der Aussenluft-Volumenstrom für Vollbelegung auszulegen.
Um Energie rationell einzusetzen, muss der Aussenluft-Volumenstrom bei Teilbelegung reduziert
werden. Æ Bedarfsgeregelte Lüftung mit CO2- oder VOC-Fühler
Abb. 3
x
x
x
Reduzierung des Aussenluft-Volumenstroms bei Teilbelegung
Der Aussenluft-Volumenstrom einer RLT-Anlage wird üblicherweise für
Vollbelegung ausgelegt
Um Energie rationell einzusetzen, muss der Aussenluft-Volumenstrom bei
Teilbelegung reduziert werden
Die energieeffizienteste Lösung ist eine Bedarfsgeregelte Lüftung mit
CO2- oder VOC-Fühlern für die Führungsgrösse
Die Erfahrung zeigt allerdings, dass Räume nur in Ausnahmefällen mit der bei der
Auslegung angenommenen Anzahl Personen belegt sind. Bei vielen Räumen
schwankt die Belegung von Tag zu Tag und auch innerhalb eines Tages stark.
Während Zeiten reduzierter Belegung könnte das mechanische Lüftungssystem
ohne wahrnehmbare Einbusse an Raumluftqualität zeitweise auf einer tieferen
Ventilatorstufe bzw. mit reduzierter Drehzahl betrieben oder sogar abgeschaltet
werden (Abb. 4). Durch eine derartige bedarfsabhängige Betriebsweise können
erhebliche Energiemengen, die normalerweise zum Transport und zur
Konditionierung der Raumluft erforderlich sind, eingespart werden.
Es soll hier aber darauf hingewiesen werden, dass rationeller Energieeinsatz nicht
bedeutet, Energie zu sparen, koste es was es wolle! Zwischen Raumluftqualität
und dem allgemeinen Wohlbefinden der Personen im Raum besteht ein direkter
Zusammenhang. Im Vergleich zu Lohnkosten oder nicht geleisteten Arbeiten sind
Energiekosten in der Regel gering. Ziel einer Bedarfsgeregelten Lüftung ist es,
während Nutzungszeiten (vorausgesetzt der Raum ist belegt) gute Raumluftqualität
zu gewährleisten. Bei Teilbelegung des Raums kann jedoch die Lüftung so weit wie
möglich reduziert werden (Abb. 4).
7
Abb. 4
Resultate von Messungen in der Kantine der Universität Zürich
x Die Belegung der Kantine schwankt stark während des Tages
x Ohne spürbare Einbusse an Raumluftqualität kann die mechanische Belüftung
zeitweise wesentlich reduziert werden, indem nur während der
Hauptnutzungszeit die Anlage auf Ventilatorstufe 2 gefahren wird. Während
der übrigen Zeit ist das von Ventilatorstufe 1 bereitgestellte Luftvolumen viel zu
gross. Die Lösung ist eine Bedarfsgeregelte Lüftung
Prinzip der
Bedarfsgeregelten
Lüftung
Eine Bedarfsgeregelte Lüftung entsteht, indem zum bestehenden Regelsystem für den
thermischen Komfort ein Regelkreis für Raumluftqualität hinzugefügt wird (Abb. 5). Mit
einem Luftqualitätsfühler wird der Lufterneuerungsbedarf kontinuierlich ermittelt und in
ein Aussenluft-Bedarfssignal umgewandelt. Der Luftqualitätsfühler ermittelt die
Raumluftqualität, wie sie von einer in den Raum eintretenden Person empfunden
würde. Die heute hierfür verfügbaren Fühler sind CO2-Fühler und/oder VOC-Fühler
(VOC = volatile organic compounds = flüchtige organische Stoffe). Definitionen,
Anforderungen und Informationen zu Prüfungen sind im VDMA-Einheitsblatt 24 772
mit dem Titel „Sensoren zur Messung der Raumluftqualität in Innenräumen“ zu finden.
Es ist aber nicht nur der Regelkreis für Raumluftqualität, der eine Bedarfsgeregelte
Lüftung ausmacht. Ein weiteres wesentliches Element ist, dass das Zeitprogramm
durch eine Reihe von Bedarfsschaltern zur Freigabe des Systems ersetzt wird
(Abb. 6). Während der potenziellen Nutzungszeit, die durch ein Zeitprogramm
definiert wird, erfolgt die tatsächliche Einschaltung der RLT-Anlage nur, wenn ein
gemessener Bedarf besteht (Heizen oder Kühlen, Lufterneuerung, Befeuchten
oder Entfeuchten usw., Abb. 7).
Abb. 5
8
Prinzip der Bedarfsgeregelten Lüftung
Das bestehende Regelsystem für den thermischen Komfort wird durch einen
Regelkreis für die Raumluftqualität ergänzt (Abb. 5). Dieser Regelkreis hat einen
voreingestellten Einfluss auf den Aussenluft-Volumenstrom (Ventilatorstufen oder drehzahlen, stufenlose Ventilatoren, stetige oder AUF/ZU-betriebene Luftklappen,
regulierbare Luftreinigungseinrichtungen, Fenster, Lufteinlässe usw.)
x Ein Luftqualitätsfühler misst kontinuierlich den Lufterneuerungsbedarf und
wandelt diesen in ein Aussenluft-Bedarfssignal um. Die hierfür verfügbaren
Fühler sind CO2- und VOC-Fühler
x Zwecks Freigabe des Systems wird das Zeitprogramm durch Bedarfsschalter
ersetzt (Abb. 6)
x Da für die Bedarfsgeregelte Lüftung keine zusätzlichen Stellglieder benötigt
werden, können bestehende Anlagen auf einfache Weise nachgerüstet werden
Abb. 6
Freigabe der Anlage aufgrund von Bedarfsmeldungen während Betriebsbereitschaftszeiten
x Wird die RLT-Anlage durch eine Schaltuhr freigegeben, führt dies nicht zu ihrer
sofortigen Einschaltung. Sie wird stattdessen in einen Zustand der
Betriebsbereitschaft versetzt und erst wirklich in Betrieb genommen, wenn
Bedarf besteht (Abb. 7)
x Frostschutzfunktionen und die Überwachung von minimalen und/oder
maximalen Raumtemperaturen oder Feuchtegrenzwerten bleiben ständig aktiv
Abb. 7
Bedarfsschalter für thermischen Komfort und Raumluftqualität
9
x Liegt die Raumtemperatur unterhalb des Heizsollwerts oder oberhalb des
Kühlsollwerts, läuft die RLT-Anlage unabhängig von der Raumluftqualität
x Liegt die Raumtemperatur jedoch innerhalb des Nullenergiebandes für den
thermischen Komfort, läuft die Anlage nur bei ungenügender Raumluftqualität
x Zur Abführung raumbedingter Verunreinigungen oder zur Aufrechterhaltung
statischer Druckverhältnisse kann eine Grundlüftung erforderlich sein
x Um Ausdünstungen von Materialien, die sich über Nacht in der Raumluft
angereichert haben, abzuführen, empfiehlt es sich, täglich zu Beginn der
Nutzungszeit eine Intensivlüftung durchzuführen. Bei Räumen mit
mehrstündigen Nutzungsunterbrechungen erhöht eine Intensivlüftung zu
Beginn jeder Nutzung die Raumluftqualität
x Die Breite des Nullenergiebandes und die Schaltdifferenz bestimmen
weitgehend die Häufigkeit der Systemstarts und den Umfang der
Energieeinsparungen. Einschaltverzögerungen und eine Mindestlaufzeit
verhindern ein zu häufiges Ein- und Ausschalten der Anlage
Bei Neubauten und Modernisierungen kann es aus lufthygienischen und
gesundheitlichen Gründen sinnvoll sein, die Anlage während der ersten
Nutzungsphase auch ausserhalb der Nutzungszeiten in Betrieb zu nehmen, damit
unerwünschte Ausdünstungen von neuen Materialien und Einrichtungen schneller
abgeführt werden.
2.3 Steuer- und
Regelkonzept
Bei Implementierung einer Bedarfsgeregelten Lüftung ist nach je drei
verschiedenen Kategorien zu unterscheiden, je nach:
Art der Ventilatoransteuerung
x EIN/AUS
x Stufig (z.B. 0/1/2)
x Stetig
Art der Wärmerückgewinnung
x Plattenwärmetauscher
x Mischluftklappen für Umluft
x Wärmetauscherrad
Das Prinzip der Steuerung und Regelung einer Bedarfsgeregelten Teilklimaanlage
mit Heizen, Kühlen und Wärmerückgewinnung über Plattenwärmetauscher ist im
Folgenden dargestellt (Abb. 8):
Die gewünschte Raumluftqualität wird durch Anpassung der Ventilatordrehzahl
erreicht (EIN/AUS, stufig oder stetig). Anlagen mit Wärmerückgewinnung über
Wärmetauscherrad werden hinsichtlich Raumluftqualität sinngemäss betrieben.
Abb. 8
10
Praktische Anwendung einer Bedarfsgeregelten Lüftung am Beispiel einer Teilklimaanlage
mit Heizen, Kühlen und Wärmerückgewinnung über Plattenwärmetauscher
x Für die Temperaturregelung bestehen keine speziellen Anforderungen. Wie bei
einer normalen Anlage wird sie entsprechend den Vorstellungen des
Planungsingenieurs und des Bauherrn ausgeführt
x Hinzu kommen ein Luftqualitätsfühler, ein Bedarfsregler (Abb. 8) und ein
Regelkreis für die Raumluftqualität
x Die Freigabe der Anlage durch die Schaltuhr führt – im Gegensatz zu einer
konventionellen Lösung – nicht zu einer direkten Einschaltung, sondern
versetzt die Anlage während der durch das Zeitprogramm definierten
Nutzungszeit in einen Betriebsbereitschaftszustand
x Die tatsächliche Einschaltung erfolgt erst, wenn mindestens an einem der
Bedarfsregler (Abb. 7) ein Bedarf ansteht. Ein Heiz-, Kühl- oder
Lufterneuerungsbedarf wird gleichgewichtet (OR-Schaltung)
x Der Regelkreis für die Raumluftqualität wirkt auf den Ventilator. Entsprechend
dem Lufterneuerungsbedarf wird dieser – abhängig vom Anlagenkonzept – ein/ausgeschaltet, von Stufe zu Stufe weitergeschaltet oder stetig geregelt
x Die Regelstrategie ist so zu wählen, dass nach dem Verlassen des
Nullenergiebandes eine Rückkehr in das Band erfolgt. Bei geschalteten
Anlagen ist eine Rückkehr in Richtung Mitte und bei stetigen Anlagen in
Richtung Begrenzung des Nullenergiebandes anzustreben. Innerhalb der
Nullenergiebänder, d.h. wenn kein Bedarf vorliegt, ist die Anlage vollständig
abzuschalten
x Platzierung der Fühler: Siehe Abschnitt 2.7
Das Grundprinzip einer Bedarfsgeregelten Teilklimaanlage mit Heizen, Kühlen und
Wärmerückgewinnung über Mischluftklappen ist unten dargestellt (Abb. 9):
Zur Regelung der Raumluftqualität wird zuerst der Umluftanteil auf Null reduziert.
Erst bei 100% Aussenluft wird die Drehzahl der Ventilatoren bei einem
weitergehenden Lufterneuerungsbedarf bis zum Maximum erhöht.
Abb. 9
Bedarfsgeregelte Lüftung am Beispiel einer Teilklimaanlage mit Heizen, Kühlen und
Wärmerückgewinnung über Mischluftklappen
11
x Im Gegensatz zur Wärmerückgewinnung über Plattenwärmetauscher wirkt der
Regelkreis für die Raumluftqualität in diesem Fall nicht nur auf den Ventilator,
sondern auch auf die Mischluftklappen
x Da der Transport der Luft erhebliche Mengen Energie benötigt, wird folgende
Regelstrategie empfohlen:
– Wenn immer möglich wird der Ventilator mit minimalem Luftvolumenstrom
betrieben. Der Aussenluftanteil wird sowohl durch die Temperatur- als auch
durch die Luftqualitätsregelung bestimmt
– Während Zeiten mit energieneutralem Angebot bei der Aussenluft wird
sinnvollerweise mit 100% Aussenluft gefahren
– Wenn die Aussenluft aufgeheizt oder gekühlt werden muss, ist die
Regelstrategie an die Kundenbedürfnisse anzupassen. Empfohlen wird eine
Strategie, nach der die grösste Nachfrage (Temperatur- oder
Luftqualitätsregelung) den Aussenluftanteil bestimmt
– Mit abnehmender Raumluftqualität wird zuerst der Umluftanteil auf Null
reduziert. Erst bei 100% Aussenluft wird die Drehzahl der Ventilatoren
erhöht. Bei einem weitergehenden Lufterneuerungsbedarf kann die
Ventilatordrehzahl bis zum Maximum erhöht und dort bei Bedarf beliebig
lange gehalten werden
x Die übrigen Grundsätze für die Steuerung und Regelung einer Bedarfsgeregelten Lüftung (Abb. 8) haben auch für dieses Beispiel Gültigkeit
x Platzierung der Fühler: Siehe Abschnitt 2.7
2.4 Messtechnik
Insbesondere seit der Energiekrise 1973 wurden erhebliche Anstrengungen
unternommen, die Luftdurchlässigkeit der Gebäudehülle zu vermindern und
dadurch die Wärmeverluste über die Lüftung zu reduzieren. Durch die erhöhte
Dichtigkeit der Gebäudehülle erlangte aber die Ansammlung von Luftschadstoffen
in Räumen eine noch grössere Bedeutung. Da die meisten Menschen sich bis zu
90% der Zeit in Innenräumen aufhalten, ist die Qualität der Raumluft von grosser
Wichtigkeit.
Wird von Raumluftqualität gesprochen, sind folgende Begriffe zu unterscheiden:
x Überwachung der maximal zulässigen Konzentrationen (MAK-Wert)
und Occupational Exposure Limits (OEL)
x Empfundene Raumluftqualität
x Vermeidung von Infektionsgefahren
x Explosionsschutz
x Radonüberwachung
Dass Luftverunreinigungen für den Menschen schädlich sein können, ist schon
lange bekannt. Primäres Ziel muss daher sein, die Ansammlung von bekannten
Schadstoffen in Räumen durch Begrenzung der Emissionen zu verhindern. Die
Erfahrung zeigt aber, dass Restlasten immer bleiben, die durch Lüften abgeführt
werden müssen. Belastungen durch Schadstoffe am Arbeitsplatz werden durch die
Gesetzgebung geregelt (MAK-Werte und Occupational Exposure Limits (OEL)) und
sind nicht Bestandteil dieser Ausführungen. Gleiches gilt für Infektionsgefahren,
Explosionsschutz und Radonüberwachung.
12
Das durch den Menschen empfundene Klima in einem Raum wird im Wesentlichen
durch die Temperatur der Raumluft und die der Umschliessungsflächen bestimmt,
ebenso durch die Luftbewegung und Luftfeuchte sowie die Luftqualität. Aus
lufthygienischen Gründen muss die Lüftung eines Raumes so bemessen sein,
dass folgende Anforderungen erfüllt werden: Keine Gefährdung der Gesundheit
zufolge Ansammlung von Schadstoffen, Sicherstellung einer den
Komfortbedürfnissen genügenden Raumluftqualität und keine Schäden an
Materialien infolge zu hoher Luftfeuchtigkeit. Aus Energiespargründen sollte aber
nicht unnötig viel gelüftet werden.
Sowohl in Wohnbauten als auch in vielen Bürogebäuden geschieht die Lüftung
durch Öffnen der Fenster. Aus bekannten Gründen ist dies aber nicht immer
möglich – so wünschbar eine Fensterlüftung auch wäre. Mit dem Ziel, die
Raumluftqualität zu verbessern und darüber hinaus eine energieoptimale
Betriebsweise sicherzustellen, werden RLT-Anlagen und Räume seit Jahrzehnten
mit Fühlern zur Messung der Raumluftqualität ausgerüstet. Am Markt durchgesetzt
haben sich CO2- und VOC-Fühler. Letztere messen das Vorhandensein von
organischen Substanzen in der Raumluft.
Was ist unter
empfundener
Raumluftqualität zu
verstehen?
Der Begriff Raumluftqualität kann nicht genau definiert werden und wird auch in
Zukunft eine subjektive Grösse bleiben, da jeder Mensch sein eigenes Empfinden
hat und die Raumluftqualität durch eine Vielzahl von Gasen beeinflusst wird.
Es wurden in den vergangenen Jahren auf dem Gebiet der Raumluftqualität auf
internationaler Ebene allerdings umfangreiche Forschungen durchgeführt und an
Tagungen diskutiert [3]. Speziell hervorzuheben sind die Arbeiten von Prof. P. O.
Fanger, der durch eine Gruppe von Versuchspersonen die subjektiv empfundene
Luftqualität beim Eintreten in Räume quantifiziert und daraus die neuen Grössen
„olf“ und „decipol“ definiert hat [4, 5]. Decipol-Fühler sind zur Zeit nicht erhältlich.
Ein idealer Decipol-Fühler reagiert wie die menschliche Nase. Da Raumluftqualität
– wie bereits erwähnt – nicht objektiv gemessen werden kann, wurde der Begriff
„Akzeptierte Raumluftqualität“ definiert. Man versteht darunter Luft, die keine
bekannten Schadstoffe in schädlicher Konzentration enthält und die von einer
grossen Mehrheit (80% oder mehr) der ihr ausgesetzten Personen ohne
Beanstandungen akzeptiert wird. Art und maximale Konzentration der als schädlich
einzustufenden Stoffe müssen durch die zuständigen Behörden festgelegt werden.
Ein Richtwert für eine noch zumutbare Raumluftqualität muss auf der Bewertung
von Besuchern (eine in den belegten Raum eintretende Person) basieren, da der
Geruchsinn der Menschen sich rasch an einen Geruch gewöhnt. Hält sich eine
Person längere Zeit in einem Raum auf, so ist sie gegenüber den Belästigungen
durch Gerüche wesentlich unempfindlicher als beim Betreten des Raumes.
Quellen von Raumluftverunreinigungen
Wo mittels Lüftung die Raumluftqualität beeinflusst werden soll, muss auch die
Qualität der zugeführten Aussenluft berücksichtigt werden. Dies gilt insbesondere
für dicht besiedelte Gebiete, wo lokal grosse Mengen an Luftschadstoffen
ausgestossen werden und diese zu einer Anreicherung solcher Stoffe führen
könnte. Hauptquellen sind dabei der Motorfahrzeugverkehr, Feuerungsanlagen
sowie Industrie- und Gewerbebetriebe. Kritisch sind insbesondere die Belastungen
mit Stickoxid, Ozon (während der Sommermonate) und Schwefeldioxid (während
der Wintermonate). In Strassenschluchten können auch beim Schwebestaub und
Kohlenmonoxid kritische Werte erreicht werden. Bei Gebäuden mit RLT-Anlagen ist
darauf zu achten, dass die Ansaugöffnungen für die Aussenluftfassung nicht in der
Nähe von Schadstoffverursachern liegen.
13
Neben der Aussenluft existieren auch noch andere Quellen von Raumluftverunreinigungen (Tabelle 1): Der Mensch (Kohlendioxid, Körpergerüche, Tabakrauch), RLT-Anlagen, Baustoffe, Möbelausstattungen, das Verbrennen von Gas
zum Heizen und Kochen sowie die Anwendung von Reinigungsmitteln und
Haushaltprodukten. Die Konzentration eines Stoffes in der Raumluft stellt im
Wesentlichen ein Gleichgewicht zwischen den Emissionen (Quellenstärke) und
dem Luftwechsel dar. Eine Zusammenstellung der 28 wichtigsten Luftverunreinigungsstoffe inkl. ausführlicher Hintergrundinformation wurde von der
Weltgesundheitsbehörde (WHO) erarbeitet [6].
Verunreinigungen der Raumluft sind – wenn immer möglich – an der Quelle zu
bekämpfen und nicht durch lüftungstechnische Massnahmen. Luft aus Räumen in
denen geraucht wird, aus Lagerräumen oder Räumen mit Fotochemikalien sollte
der Zuluft nicht beigemischt werden [7].
Leitsubstanzen der
Raumluftverunreinigung
in Bürobauten
Aussenluft
Bei Bürobauten und öffentlichen Gebäuden wird üblicherweise davon
ausgegangen, dass der Mensch die Hauptquelle der Luftverunreinigung ist
(Körpergerüche und Rauchen). Untersuchungen von Fanger zeigen aber, dass
diese Annahme so generell nicht stimmt.
Für mechanisch belüftete Bürogebäude, in denen Rauchen gestattet ist, wurden
folgende durchschnittliche Anteile der verschiedenen RaumluftVerunreinigungsquellen festgestellt:
13%
Menschen
25%
Rauchen
29%
Materialien im Raum
42%
RLT-Anlagen [8]
Wichtig ist in diesem Zusammenhang die Erkenntnis, dass der Ausstoss an
Luftverunreinigungen der am schlechtesten gewarteten Lüftungsanlagen 30 mal
grösser war als die der bestgewarteten. Bei den Materialien im Raum wurde sogar
ein Faktor 45 für das Verhältnis der verschiedenen Quellenstärken festgestellt.
Durch geeignete Wahl der Materialien bzw. gute Wartung der Anlagen kann das
Problem beherrscht werden.
Biosphere
Motorfahrzeuge
Gewerbe und Industrie
Mensch
Gebäudematerialien
und Einrichtungen
Stoffwechsel
Aktivitäten
Kohlendioxid, Körpergerüche, Wasserdampf
Tabakrauch, Partikel, Reinigungsmittel, Sprays
(Lösungsmittel und organische Verbindungen)
Spanplatten
Wärmedämmstoffe
Luftbefeuchter
Farbanstriche
Aldehyde (z.B. Formaldehyd)
Organische Verbindungen, Aldehyde
Mikroorganismen (Pilzsporen, Bakterien)
Lösungsmittel, organische Verbindungen,
Schwermetalle
Lösungsmittel (Teppichleim, Farbanstriche usw.),
Aldehyde
Radon, Asbest, Holzschutzmittel (z.B.
Pentachlorphenol)
Radon
Klebematerialien
Gebäudehülle
Untergrund
Tabelle 1
14
Pollen
Stickoxide, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid,
Kohlenwasserstoffe, Partikel, Oxidantien wie Ozon
Kohlenwasserstoffe, Schwefeldioxid, Partikel,
Stickoxide
Übersicht über die hauptsächlichsten Verunreinigungen der Raumluft und deren Quellen [9]
Leitsubstanzen für
Kohlendioxid (CO2)
CO2 ist ein natürlicher Bestandteil der Luft. Das Gas entsteht bei der Verbrennung
von kohlenstoffhaltigen Verbindungen. Seit der vorindustriellen Zeit ist der Anteil
von CO2 in der Aussenluft von ca. 280 ppm (0.028 Volumen-%) auf ca. 350 ppm
angestiegen.
Der Mensch gibt über die Atmung ständig CO2 an die Umgebung ab (ca. 20 l/h bei
sitzender Betätigung). In einem belegten Raum stellt sich in Abhängigkeit der
zugeführten Aussenluftmenge eine mittlere CO2-Konzentration ein (Tabelle 2).
Untersuchungen haben gezeigt, dass zwischen den von Menschen gleichzeitig
abgegebenem Kohlendioxid und Körpergerüchen eine Beziehung besteht [9, 10].
Somit kann der CO2-Gehalt der Raumluft als Indikator für die durch den Mensch
verursachte Belastung verwendet werden, sofern nicht geraucht wird und nicht
andere Raumluft-Verunreinigungsquellen vorhanden sind (siehe weiter oben).
Dabei ist es wichtig festzuhalten, dass die normalerweise entstehenden CO2Konzentrationen (unterhalb 2’500 ppm) für den Menschen ohne gesundheitliche
Bedeutung sind. Die sogenannte Occupational Exposure Limit (OEL) oder maximale Arbeitsplatzkonzentration beträgt 5’000 ppm. Aufgrund von Untersuchungen
3
gilt eine Aussenluftzufuhr von 24 m pro Person und Stunde (entsprechend einer
CO2-Konzentration von 1’000 ppm) als guter Wert bezüglich Raumluftqualität.
Aussenluftzufuhr pro Person
3
[m /h pro Person]
3.8
8.5
14.9
25.6
Tabelle 2
Tabakrauch
CO2-Konzentration
[ppm]
5’000
2’500
1’500
1’000
Beharrungswerte für die CO2-Konzentration in einem Raum in Abhängigkeit der
Aussenluftzufuhr
Tabakrauch ist eine der häufigsten Raumverunreinigungen sowohl in
Privatwohnungen als auch in Bürobauten. Die Konzentration von Tabakrauch in der
Raumluft lässt sich nicht einfach bestimmen, da er eine komplexe Mischung von
einigen Tausend Einzelkomponenten darstellt. Die wichtigsten darin
vorkommenden Schadstoffe sind feine Partikel, Aldehyde, Nitrosamine, Stickoxide
und Kohlenmonoxid [11]. Zu beachten ist ferner, dass die Konzentration von
Tabakrauch im Raum meistens nicht überall gleich gross ist. Mögliche
Leitsubstanzen wie Kohlenmonoxid oder die Partikelmasse in der Luft sind
messtechnisch kaum erfassbar. Es zeigt sich aber, dass VOC-Fühler auf
Tabakrauch sehr gut ansprechen, CO2-Fühler hingegen nicht.
15
2.5 Fühler für die
Bedarfsgeregelte
Lüftung
2.5.1
Zusammenfassung
2.5.2 CO2
Die automatische Erfassung der Raumluftqualität mit Fühlern geschieht heute
normalerweise über die Messung der Gaskonzentrationen ausgewählter
Leitsubstanzen oder Gasgemische. Zur Zeit gibt es keine Fühler, die alle
auftretenden Gase erfassen und diese noch auf ihre Schädlichkeit oder den
Einfluss auf das Wohlbefinden des Menschen bewerten.
Selektive Fühler messen die Konzentration von nur einer Gasart, wie z.B. den
CO2-Gehalt der Luft. VOC-Fühler hingegen messen gewichtete Einflüsse
verschiedener Gasarten. Sowohl CO2- als auch VOC-Fühler haben sich in der
Praxis bewährt. Siemens bietet auch einen kombinierten CO2/VOC-Fühler an
(QPA- und QPM-Sortiment). Details sind den entsprechenden Datenblättern zu
entnehmen.
Zur Erfassung der CO2-Konzentrationen in Gebäuden hat sich bei der
Bedarfsgeregelten Lüftung vor allem die Infrarot-Gassensorik durchgesetzt.
Kohlendioxid absorbiert sehr stark infrarotes Licht der Wellenlänge 4.2 μm. Dies
kann genutzt werden, um die CO2-Konzentration in der Luft zu bestimmen. Es
kommen im Wesentlichen zwei unterschiedliche Anordnungen zur Anwendung, die
im Folgenden diskutiert werden.
a) Infrarot-Filterfotometer mit pyroelektrischem Fühler
Abb. 10
Messprinzip mit pyroelektrischem Fühler
x Die Luftprobe in der Messzelle wird mit pulsierendem Infrarotlicht bestrahlt
x Je höher die CO2-Konzentration in der Messzelle, umso weniger Licht wird vom
Fühler empfangen
x Das maximale Ausgangssignal wird nach Abnahme der CO2-Konzentration
gemessen
Das von der Lichtquelle ausgestrahlte Licht durchquert eine Messkammer und trifft
dann durch den optischen Interferenzfilter auf den Fühler. Der Interferenzfilter stellt
sicher, dass nur Licht mit der Wellenlänge von 4.2 μm (CO2-Absorptionslinie) den
Fühler erreicht. Je höher die CO2-Konzentration in der Messzelle, um so weniger
Licht wird vom Fühler empfangen. Der Gasaustausch zwischen Messzelle und
Umgebung wird über kleine Öffnungen in der Zelle sichergestellt. Um eine
grössere Empfindlichkeit zu erhalten, wird die Messzelle auf der Innenseite oft
verspiegelt und man versucht, durch Reflektionen die effektive Lichtstrahllänge zu
vergrössern. Das grösste Ausgangssignal wird bei einer CO2-Konzentration von
Null gemessen. Der Einfluss des Drifts von Lichtquelle und Fühler wird gelöst,
indem man den Fühler entweder periodisch neu abgleicht oder ihn mit einem
Referenzkanal verbindet.
16
Der erste Lösungsansatz führt zu relativ hohen Gerätekosten, der zweite zu hohen
Servicekosten. Deshalb sind die meisten Hersteller dazu übergegangen, in den
Fühler eine automatische Rekalibrierung einzubauen. Dieses Verfahren wird oft als
ABC (Automated Background Calibration) -Algorithmus bezeichnet.
Die Überlegung dahinter ist die, dass es in jedem Gebäude Zeiten gibt, während
denen es nicht belegt ist. Dann erreicht die gemessene CO2-Konzentration im
Gebäude jeweils ein Minimum und ist praktisch identisch zur bekannten Konzentration in der Aussenluft. Diese Information kann dazu genutzt werden, den
Fühler automatisch und periodisch zu rekalibrieren. Leider führt dieses Verfahren
nicht bei allen Gebäuden zu guten Resultaten. Wird z.B. ein Gebäude 24 Stunden
pro Tag und 7 Tage pro Woche genutzt, arbeitet der Algorithmus nicht mehr
zuverlässig. Ausserdem kann der Fühler erst nach einer längeren Anpassungszeit
im Gebäude, die bis zu einer Woche dauern kann, zuverlässige Werte liefern. Dies
ist insbesondere bei der Inbetriebsetzung von Nachteil, da dann das korrekte
Arbeiten der gesamten Gebäudetechnik nicht sofort überprüft werden kann. Aus
diesen Gründen hat Siemens entschieden, das Prinzip einzusetzen, wonach der
Fühler mit einem Referenzkanal verbunden wird, d.h. der ABC-Algorithmus kommt
nicht zur Anwendung. Die CO2-Fühler von Siemens benötigen mindestens 8 Jahre
keine Rekalibrierung und sind sofort nach ihrer Installation betriebsbereit.
b) Infrarot-Filterfotometer mit fotoakustischem Fühler
Abb. 11
Fotoakustisches Messprinzip
x Die Luftprobe in der Messzelle wird mit pulsierendem Infrarotlicht bestrahlt
x Dabei werden die CO2-Moleküle zum Schwingen angeregt, was einen
Druckimpuls auslöst
x Die periodische Druckschwankung wird mit einem Mikrofon erfasst
Das von der Lichtquelle ausgestrahlte Licht tritt durch den optischen
Interferenzfilter in die Messzelle ein. Der Interferenzfilter lässt nur Licht im Bereich
um 4.2 μm durch (CO2-Absorptionslinie). Trifft der gepulste Lichtstrahl nun auf
CO2-Moleküle, wird ein Teil des Lichts absorbiert und die CO2-Moleküle ändern
ihren Schwingungszustand. Stösst ein so angeregtes Molekül mit anderen
Molekülen wie Stickstoff oder Wasser zusammen, kann es seine
Schwingungsenergie an den Stosspartner abgeben, der dadurch seine
Geschwindigkeit erhöht. Diese Geschwindigkeitserhöhung führt zu einem
Druckanstieg in der Messzelle, die durch das Mikrofon erfasst wird.
17
Ist kein CO2 in der Messkammer vorhanden, entsteht auch keine Druckwelle.
Somit ist der Nullpunkt durch das physikalische Prinzip immer klar definiert. Das
Ausgangssignal ist praktisch linear. Eine Verspiegelung der MesskammerInnenseite ist nicht erforderlich. Leider sind Mikrofone nicht sehr zuverlässig und
ihr Ausgangssignal ist oft von der Feuchte der Umgebungsluft abhängig. Darüber
hinaus können Geräusche ausserhalb des Fühlers Falschmessungen verursachen.
2.5.3 Mischgase (VOC)
Mischgas- (VOC-) Fühler erfassen Gase und Dämpfe, die oxidiert (verbrannt)
werden können. Zu diesen gehören Körpergerüche, Tabakrauch und
Ausdünstungen von Materialien (Möbel, Teppiche, Farbanstriche, Kleber usw.).
Wie die Praxis zeigt, erfassen diese Fühler einen wesentlichen Teil der von
Menschen empfundenen Raumluftqualität und haben sich in einer Vielzahl von
Anlagen bewährt [12, 13, 14, 15, 16].
Wie funktionieren
VOC-Fühler?
Gasfühler nach dem Taguchi-Prinzip bestehen im Wesentlichen aus einem
gesinterten Halbleiterrohr mit einer innenliegenden Heizung (Abb. 12). Das
Halbleiterrohr ist hochporös, was ihm eine sehr grosse Oberfläche verleiht. Das
Halbleitermaterial besteht aus dotiertem Zinndioxid (SnO2) und wirkt als
Katalysator.
Abb. 12
VOC-Fühler (Taguchi-Prinzip)
Diese Fühler arbeiten reversibel nach dem Redox-Prinzip (Abb. 13): Gase und
Dämpfe, die mit der Fühleroberfläche in Berührung kommen, oxidieren im Idealfall
zu CO2 und Wasserdampf. Der zur Oxidation benötigte Sauerstoff wird dabei dem
SnO2 entzogen. Bei diesem Prozess werden Elektronen frei, was den ohmschen
Widerstand des Halbleiters verändert. Diese Widerstandsänderung kann als
Spannungsänderung gemessen werden. Das teilweise reduzierte Zinndioxid wird
durch den Luftsauerstoff wieder zu SnO2 oxidiert. Es besteht ein dynamisches
Gleichgewicht zwischen Oxidation und Reduktion (Redox-Vorgang), und da es sich
um einen katalytischen Vorgang handelt, wird kein SnO2 verbraucht. Die
Empfindlichkeit der Fühler wird durch Grösse und Anzahl der Berührungspunkte
zwischen den Körnern des gesinterten Materials, der Dotation und der Temperatur
des Fühlers (Heizspannung) bestimmt.
18
Abb. 13
Wirkungsweise der VOC-Fühler
Breitbandige Messung VOC-Fühler messen breitbandig, d.h. aufgrund der Fühlersignale kann weder auf
die Art der Gase noch auf deren Konzentration geschlossen werden (Abb. 14).
Wegen der komplexen und sich stets ändernden Zusammensetzung der Raumluft
ist es sogar wünschenswert, dass ein Fühler zur Erfassung der Raumluftqualität
breitbandig misst. Fühler zur Erfassung der Raumluftqualität müssen sehr
empfindlich sein, treten die zu messenden Gase und Dämpfe doch in
Konzentrationen im ppm-Bereich auf.
Kennlinien des TGS 812 - Typs für verschiedene Testgase
Abb. 14
Automatisierte
Kompensation des
Einflusses von Feuchte
und Temperatur
Erfahrungen mit
VOC-Fühlern
VOC-Fühler: Kennlinien verschiedener Testgase
VOC-Fühler reagieren nicht nur auf verbrennbare Gase und Dämpfe, sondern auch
auf die Feuchte in der Raumluft. Da das Fühlerelement beheizt ist, hat auch die
Raumtemperatur einen Einfluss auf den Messwert. Siemens hat einen Algorithmus
entwickelt und patentiert, der diese beiden Einflüsse automatisch kompensiert.
Dies bedeutet auch, dass periodische Fühlerkalibrierungen entfallen können.
VOC-Fühler werden mit grossem Erfolg in Bereichen eingesetzt, wo eventuell
geraucht werden darf: In Restaurants, Kantinen, Konferenzräumen, Festhallen
usw., aber auch z.B. in Sporthallen.
19
Als Beispiel sind in Abb. 15 der zeitliche Verlauf der Raumluftqualität und die
bedarfsabhängige Schaltung der Ventilatorstufen in einem Restaurant dargestellt
Zum Einsatz kommen zwei VOC-Fühler gleicher Gewichtung. Die RLT-Anlage ist
eine Teilklimaanlage mit Heiz- und Kühlsequenzen und 2-stufiger
Ventilatorsteuerung. Die Wärmerückgewinnung erfolgt über einen
Plattenwärmetauscher. Das Steuer- und Regelkonzept entspricht dem in Abb. 8
gezeigten. Befinden sich im Restaurant nur wenige Gäste, läuft die Lüftungsanlage
auf Ventilatorstufe 1 oder wird ganz ausgeschaltet. Über Mittag wird automatisch
Ventilatorstufe 2 eingeschaltet. Gegenüber einer konventionellen von Hand oder
nach Schaltuhr betriebenen Anlage können so ohne Beeinträchtigung der
Raumluftqualität wesentliche Einsparungen erzielt werden.
Luftqualität mit Mischgas-Fühler
Abb. 15
Bedarfsgeregelte Lüftung in einem Restaurant [17]
x Teilklimaanlage mit Heizen/Kühlen und Wärmerückgewinnung über
Plattenwärmetauscher
x 2-stufig gesteuerte Ventilatoren. Führungsgrösse von zwei VOC-Fühlern
gleicher Gewichtung
x Steuer- und Regelkonzept gemäss Abb. 8
x Während Zeiten mit wenigen Gästen läuft die Anlage auf Ventilatorstufe 1 oder
wird ganz ausgeschaltet. Über Mittag wird automatisch auf Ventilatorstufe 2
geschaltet
x Gegenüber einer konventionellen von Hand oder nach Schaltuhr betriebenen
Anlage können ohne Beeinträchtigung der Raumluftqualität wesentliche
Einsparungen erzielt werden
20
2.6 Einfache Regeln
zur Fühlerauswahl
Bezüglich des Einsatzes der beiden verfügbaren Fühlertypen lassen sich einfache
Anwendungsregeln aufstellen (siehe auch Abb. 16):
1. Sind die im Raum anwesenden Personen die Hauptquelle der
Luftverunreinigungen, ist die CO2-Konzentration die geeignetste
Führungsgrösse für einen bedarfsabhängigen Betrieb der RLT-Anlage.
Typische Anwendungen: Museen, Theater, Hörsäle, Kinos, Grossraumbüros.
2. Tabakrauch kann nur von VOC-Fühlern erfasst werden.
3. Ist weder die eine noch die andere Quelle dominant, so sollten beide Grössen
gemessen und evaluiert werden. Der Fühler, der den grössten Bedarf misst,
bestimmt die Menge der zuzuführenden Aussenluft.
4. Ist die Geruchsbelästigung zufolge Ausdünstungen von Materialien im Raum
hoch, ist eine vorübergehende oder ständige Grundlüftung erforderlich. Dies
reduziert natürlich die Wirtschaftlichkeit der Lösung. Es ist deshalb wichtig,
derartige Geruchsbelästigungen auf ein Minimum zu beschränken.
5. Raum- oder Luftkanalfühler? Die Raumluftqualität kann grundsätzlich im
Raum selber oder im Abluftkanal erfasst werden:
– Raumfühler erlauben es, die Anlage vollständig auszuschalten, was zu
grösstmöglichen Energieeinsparungen führt. Sie können auch direkt bei der
Geruchsquelle platziert werden
– Luftkanalfühler werden insbesondere bei VVS-Anlagen eingesetzt. Sie
erfassen einen Mittelwert der Raumluftqualität
2
6. Anzahl Fühler: Für geometrisch einfache Räume bis 400 m genügt in der
Regel ein Fühler.
Abb. 16
Anwendungsregeln für den Einsatz der verschiedenen Luftqualitätsfühler-Typen
x CO2-Fühler sind optimal für Räume, in denen der Körpergeruch der
anwesenden Personen dominiert
x VOC-Fühler sind in Räumen einzusetzen, in denen geraucht werden darf
21
2.7 Korrekte
Platzierung der Fühler
Damit gute Raumluftqualität gewährleistet werden kann, muss der Fühler einerseits
im Einflussbereich der wichtigsten Geruchsquellen montiert werden, andererseits
auch im Wirkungsbereich der Lüftung. Dabei ist auch zu beachten, dass die
Ausbreitung von Gerüchen nicht nur durch Luftströmung, sondern auch durch
Diffusion erfolgt. Raucht z.B. jemand in einem Restaurant, ist der Tabakrauch
innerhalb kurzer Zeit auch an schlecht belüfteten Orten wahrnehmbar.
Im Falle von Anwendungen, bei denen der erste Eindruck wichtig ist, so z.B. in
Eingangsbereichen von Hotels, Restaurants oder Läden, muss bei der Platzierung
des Fühlers auch diesem Aspekt Rechnung getragen werden. Eine Installation des
Raumfühlers in der Nähe des Abluftabzugs bringt in der Regel die besten
Resultate.
Falls während Nutzungszeiten ständig eine Grundlüftung erforderlich ist, kann der
Fühler natürlich im Abluftkanal installiert werden.
Abb. 17
2.8 Stellglieder
22
Wo die Fühler nicht platziert werden sollten
Die Beeinflussung der Raumluftqualität erfolgt über eine Anpassung des AußenluftVolumenstroms durch:
x Erhöhung der Luftmenge über stetig oder stufig geregelte Ventilatoren
x Reduktion des Umluftanteils bei Anlagen mit Mischluftklappen
x Öffnen der Luftklappe bei VVS-Anlagen
3
Wirtschaftlicher Nutzen und andere
Vorteile
Die technische Umsetzung ist das eine. Damit ein bestimmtes Vorgehen zum
Stand der Technik wird, müssen klar erkennbare Kundennutzen ausgewiesen
werden können. Dieser Nutzen kann entweder materieller oder nichtmaterieller Art
sein.
Bedarfsgeregelte Lüftung bietet folgende Vorteile:
x Automatische Sicherstellung optimaler Lüftung
x Verbessertes Wohlbefinden und höhere Produktivität
x Energiekosteneinsparungen von 20 bis 70% und somit auch eine geringere
Umweltbelastung
x Belegbar gute Raumluftqualität
Abb. 18
3.1 Nichtmaterieller
Nutzen
Nutzen Bedarfsgeregelter Lüftung
x Vollautomatischer Betrieb
– Das Bedienpersonal muss sich nicht mehr um die RLT-Anlage zu kümmern.
Stellt der Raumluftqualitäts-Fühler einen Lufterneuerungsbedarf fest, wird der
Luftvolumenstrom automatisch an den tatsächlichen Bedarf angepasst
– Werden Türen und Fenster während der Übergangszeit geöffnet, schaltet die
Lüftungsanlage automatisch ab und geht bei erneutem Bedarf automatisch
wieder in Betrieb
– Nach Nutzung findet automatisch eine Nachlüftung statt, so dass Gerüche wie
z.B. Tabakrauch nicht unnötigerweise von Materialien und Möbel absorbiert
werden
x Optimaler Komfort – zufriedene und motivierte Mitarbeiter
Bei zu gross dimensionierten Lüftungsanlagen oder ungünstig platzierten Luftauslässen verbessert Bedarfsgeregelte Lüftung den Komfort, da Zugerscheinungen und Geräusche als Folge reduzierter Laufzeiten mit maximalem
Luftvolumenstrom abnehmen. Auf ungenügende Raumluftqualität reagieren
Personen ganz ähnlich wie auf eine schlecht angepasste Raumtemperatur.
Treten Personen in einen Raum mit abgestandener Luft ein, wird sofort
versucht, die Fenster zu öffnen. Ist dies nicht möglich, wirkt sich die mangelnde
Luftqualität auf das Wohlbefinden und somit auf die Produktivität aus. Bei
Raumluftqualität zu sparen, wäre am falschen Ort gespart, sind doch die
Lohnkosten ungleich höher als die Energiekosten.
23
3.2 Materieller
Kundennutzen
Der materielle Nutzen Bedarfsgeregelter Lüftung hängt davon ab, inwieweit der
dem Raum zugeführte Luftvolumenstrom reduziert werden kann, ohne dass die
Raumluftqualität beeinträchtigt wird (Abb. 19). Erfahrungswerte für die Einsparung
sind in Tabelle 4 zu finden.
Beispiel: 2-stufig geschaltete Ventilatoren
Abb. 19
Gegenüber dem Betrieb mit Schaltuhr (hellgrau) reduziert sich mit Bedarfsgeregelter
Lüftung die Laufzeit der Anlage wesentlich (dunkelgrau)
x Hörsäle
x Grossraumbüros
x
x
x
x
Einsparung
40% der Personen im Mittel anwesend
90% der Personen im Mittel anwesend
Foyers, Schalter-/Kassenhallen, Flughafen-Abfertigungsbereiche
Messe- und Sporthallen
Versammlungsstätten, Konferenzräume, Theater, Kinos
Restaurants und Kantinen
20 – 50%
20 – 30%
3 – 5%
20 – 60%
40 – 70%
20 – 60%
30 – 70%
Die Angaben basieren auf Resultaten aus dem IEA-Projekt, Annex 18
„Bedarfsgeregelte Lüftung“ [11, 12, 13] und auf den Erfahrungen verschiedener
Regelungsfirmen.
Tabelle 4
Erfahrungswerte für Energiekosten-Einsparpotenziale bei typischen Anwendungen Bedarfsgeregelter Lüftung
Um den materiellen Kundennutzen Bedarfsgeregelter Lüftung genauer
quantifizieren zu können, wurde eine Modellrechnung durchgeführt – basierend auf
den in Tabelle 5 zusammengestellten Randbedingungen und Annahmen.
Untersucht wurde der Fall eines Dienstleistungsgebäudes mit einer Nutzungszeit
von 2’750 Stunden pro Jahr.
Der Einfluss interner Fremdwärme wurde bei der Berechnung des Heizwärmebedarfs vereinfacht berücksichtigt (18 °C Einblastemperatur, 22 °C Umlufttemperatur und Wärmerückgewinnung über Plattenwärmetauscher).
24
Abbildung 20 zeigt die Amortisationszeit des zusätzlich investierten Kapitals in
Funktion der Anlagengrösse (Luftvolumenstrom) und der durchschnittlich erzielten
Reduktion des Luftvolumenstroms.
Abb. 20
Amortisationszeit des gegenüber einer konventionellen Lösung zusätzlich investierten
Kapitals in Abhängigkeit des Nennvolumenstroms und der prozentualen Reduktion des Luftvolumenstroms zufolge Bedarfsgeregelter Lüftung
x Mit zunehmender Anlagengrösse wird die Amortisationszeit exponentiell kürzer
x Bei Anlagen der Grössenordnung 10’000 m3/h beträgt die Amortisationszeit
typischerweise weniger als ein Jahr (Reduktion des mittleren Luftvolumenstroms
um mehr als 40%)
x Das Verhältnis von Amortisationszeit zur erreichten Reduktion des mittleren
Luftvolumenstroms ist ebenfalls nicht linear. Für eine Anlage der Grösse 3’000
m3/h und 20% Luftvolumenstromreduktion beträgt die Amortisationszeit 5
Jahre. Wird der typische Wert von 40% Reduktion erreicht, verkürzt sich die
Amortisationszeit auf 2,2 Jahre. Eine weitere Verbesserung auf eine Reduktion
von 60% verkürzt die Amortisationszeit nur noch um ca. 0,7 Jahre
x Aufgrund der Modellrechnung ist klar, dass Anlagen mit Nennluftvolumenströmen
von mehr als 2’000 m3/h immer mit Bedarfsgeregelter Lüftung ausgerüstet werden
sollten. Wird auch der nichtmaterielle Nutzen berücksichtigt, lohnt sich sogar bei
kleineren Anlagen die Installation
x Wie zuvor erwähnt ist es einfach, bestehende Anlagen nachzurüsten
x Nennluftvolumenstrom
x Aussenluft-Volumenstrom
x Mittlere Reduktion des Luftvolumenstroms
resultierend aus Bedarfsgeregelter Lüftung
x Nutzungszeit des Gebäudes
x Zuluft-/Raumtemperatur
x Wirkungsgrad der Wärmerückgewinnung
x Druckverlust über der RLT-Anlage bei
Nennluftvolumenstrom
x Heizgradtage/Heiztage
x Kapitalkosten für zusätzliche Einrichtungen
(neue Anlage)
x Elektrizitätskosten (kWh-Rate)
x Wärmekosten
x Kapitalzins
Tabelle 5
3
1’000 bis 10’000 m /h
3
40 m /h pro Person
20 – 40 – 60
2’750
18/22
40
%
h pro Jahr
°C
%
1’200 Pa
3’000/200 HGT/HT
1’000
0,1
0,04
0
€
€/kWh
€/kWh
%
Randbedingungen und Annahmen für die in Abb. 20 dargestellten Amortisationszeiten
25
Massgebend für die Amortisationszeit sind die Minderkosten aufgrund des
niedrigeren Energieverbrauchs für den Lufttransport und für die Erwärmung der
Luft auf die gewünschte Einblastemperatur.
Faktoren, die sich auf potenzielle Einsparungen günstig auswirken:
x Grosser Luftvolumenstrom
x Lange Betriebszeiten der Anlage
x Hohe Energiepreise (besonders Elektrizität)
x Kaltes Klima
Negative Faktoren:
x Kleiner Druckverlust über der Gesamtanlage
x Gutes Wärmerückgewinnungssystem
x Hohe Wirkungsgrade
x Hohe Kapitalzinsen
26
4
4.1 Hauptsächliche
Anlagenkonfigurationen
Typ 1 – Reine
Lüftungsanlage
Typ 2 – Lüftungsanlage
mit Heizen im
Umluftbetrieb
Typ 3 – Klimaanlage
Anwendungen
x Typische Anwendungen: Restaurants, Kantinen, Cafeterias
x Grösstmöglicher Kundennutzen, da die Lüftungsanlage nur läuft, wenn
Lufterneuerungsbedarf besteht
x Fensterlüftung möglich
x Raumheizung mit Heizkörpern und thermostatischen Ventilen oder gleichwertige
Lösung
x Vollautomatischer Betrieb mit der Möglichkeit eines manuellen Eingriffs
x Steuer- und Regelkonzept:
– Die Lüftungsanlage läuft nur, wenn Lufterneuerungsbedarf besteht (stetig
oder mit Frequenzumformer)
– Temperaturregelung: Zuluft-Raumluftkaskade mit Minimalbegrenzung der
Zulufttemperatur
x Typische Anwendungen: Sporthallen, Konzerthallen Theater, Museen, Hörsäle,
Fest- und Mehrzweckhallen
x Drei Betriebsarten: Belegung, reiner Heizbetrieb, Schutzbetrieb
x Bei Belegung:
– Die Anlage wird in Abhängigkeit des Lufterneuerungs- oder Heizbedarfs
betrieben
– Wenn geraucht werden darf, werden CO2- und VOC-Fühler parallel
eingesetzt
x Heiz- oder Schutzbetrieb:
– Raumluftqualitäts-Regelung nicht aktiv
– 100% Umluft. Luftvolumenstrom und Zulufttemperatur entsprechend
Lüftungskonzept
x Typische Anwendungen: Bürogebäude, Sporthallen, Konzerthallen, Kinos und
Theater, Museen, Hörsäle, Fest- und Mehrzweckhallen, Läden und
Einkaufszentren
x Drei Betriebsarten: Belegung, reiner Heizbetrieb, Schutzbetrieb
x Bei Belegung:
– Die Anlage wird in Abhängigkeit des Lufterneuerungs- oder Heizbedarfs
betrieben
– Wenn geraucht werden darf, werden CO2- und VOC-Fühler parallel
eingesetzt
x Heiz- oder Schutzbetrieb:
– Raumluftqualitäts-Regelung nicht aktiv
– 100% Umluft. Luftvolumenstrom und Zulufttemperatur entsprechend
Lüftungskonzept
x Hinweis: Im Kühlbetrieb kann durch Bedarfsgeregelte Lüftung nicht nur
Kühlenergie eingespart werden, sondern – je nach Feuchteverhältnissen – auch
die zur Entfeuchtung der Aussenluft benötigte Energie
27
4.2 Ergänzende
Verfahren
4.2.1 Economizer tx2
Gesamtoptimale Lösungen entstehen, wenn die RLT-Anlage sowohl bezüglich
thermischem Komfort als auch hinsichtlich Raumluftqualität (sogenannter olfaktorischer Komfort) energieeffizient und damit kosteneffizient und umweltfreundlich
betrieben wird. Raumluftqualität kann in einem ersten Schritt heissen, dass
störende Gerüche reduziert oder eliminiert werden. Das sogenannte Air Vitalizing
System geht weiter, indem der Zuluft positiv wirkende Essenzen beigemischt
werden.
Herkömmliche Klimaanlagen verwenden oft die Temperatur und die relative
Feuchte als Regelgrössen und steuern die Energierückgewinnung nach der
Enthalpie. Diese Methode garantiert nicht immer optimale Resultate und ist im
Allgemeinen hinsichtlich dynamischen Verhaltens mit Mängeln behaftet. Bessere
Resultate werden erzielt, wenn an Stelle der temperaturabhängigen relativen
Feuchte die absolute Feuchte „x“ als Regelgrösse verwendet wird. Die absolute
Feuchte wird aus der gemessenen Temperatur „t“ und der relativen Feuchte <p
berechnet.
Bedarfsgeregelte Lüftung wird erreicht, indem bei Teil- und Vollklimaanlagen die
Raumtemperatur und die Raumfeuchte nicht auf einen festen Sollwert, sondern am
Rande des Behaglichkeitsfeldes geregelt (Abb. 21) und die gemessene
Raumluftqualität in das Regelkonzept einbezogen werden. Liegt die gemessene
Raumtemperatur innerhalb des Komfortbandes von z.B. 20 bis 24 °C, läuft die
Teilklimaanlage nur bei einem Lufterneuerungsbedarf (erfasst über CO2- und/oder
VOC-Fühler). Sinngemäss gilt dies bei Vollklimaanlagen auch für die Raumfeuchte.
h,x-Diagramm
Abb. 21
Behaglichkeitsfeld im h,x-Diagramm
Da die Prozesse Heizen, Kühlen, Befeuchten und Entfeuchten unterschiedlich
energie- und kostenintensiv sind, lohnt es sich, auch diese zu optimieren. Beim
tx2-Energierückgewinnkonzept wird die Rückgewinnung so betrieben, dass die
Summe der gewichteten Bedarfssignale für die Prozesse Heizen, Kühlen,
Befeuchten und Entfeuchten minimiert wird. Das Konzept der
Energierückgewinnung basiert auf dem h,x-Diagramm. Jedem Prozess werden
ein Vektor im h,x-Diagramm und eine Gewichtung zugeordnet. Die Vektoren
widerspiegeln die theoretische Wirkung jedes Prozesses. Die Gewichtung
berücksichtigt die unterschiedlichen Kosten der vier Prozesse.
Dieses patentierte Verfahren ist in der Broschüre „Economizer tx2 – h,x-geführte
Regelung“ im Detail beschrieben [18].
28
4.2.2 Air Vitalizing
System (AVS)
Nicht immer wird Luft aus Lüftungs- oder Klimaanlagen als positiv empfunden. Mit
der Eliminierung negativer Geruchsstoffe werden auch positive herausgefiltert. In
Innenstädten sind solch positiv wirkende olfaktorische Substanzen üblicherweise
auch nicht in ausreichendem Mass vorhanden. Mit dem Air Vitalizing System (AVS)
werden der Zuluft natürliche olfaktorische Wirkstoffe beigemischt, um das
Empfinden einer natürlichen Frische in der Luft zu gewährleisten. Hierbei müssen
sowohl technische als auch aromakologische Parameter eingehalten werden. Die
empfundene Intensität hängt in hohem Masse von der Dosierung und von der
Raumlufttemperatur und Raumluftfeuchte ab. Die Intensität muss zwischen
Wahrnehmungs- und Erkennungsschwelle gehalten werden [19, 20, 21, 22].
29
5
AQ:
x:
Geregelt durch Luftqualität
Funktionalität unterstützt
Tabelle 6
Anwendungsbeispiele
Die Tabelle gibt einen Überblick über die Lösungen
für Bedarfsgeregelte Lüftung.
TM
(*) Hinweis zu Synco 700: Der Funktionsblock für Zu- und Abluftventilatoren kann
für stufenlose Drehzahlregelung in Abhängigkeit von Raumluftqualität oder Druck
auf einfache Art angepasst werden
30
5.1 Allgemeines
Beispiel einer
Bedarfsgeregelten RLTAnlage
Aus Aerogyr-Anwendungsbeschreibung A1958:
Erfassung der Raumluftqualität mittels kombinierter CO2/VOC-Fühler.
Regelung der Lufterneuerung in Abhängigkeit der gemessenen Raumluftqualität:
– Die Ventilatordrehzahl/-stufe wird dem aktuellen Lufterneuerungsbedarf
angepasst
– Bei Anlagen mit direkter Umluft-Beimischung wird der Aussenluft-Volumenstrom
dem aktuellen Lufterneuerungsbedarf angepasst
Abb. 22
Funktionsbeschreibung
Beispiel einer Bedarfsgeregelten Lüftung
Im Folgenden werden das Steuer- und Regelkonzept der Bedarfsregelung und die
Schnittstellen zur Temperaturregelung beschrieben. Der Lufterneuerungsbedarf
wird mit kombinierten CO2/VOC-Fühlern erfasst. Das CO2-Signal ist ein idealer
Indikator für die Anzahl Personen im Raum, während das VOC-Signal
Geruchsquellen wie Tabakrauch, Inneneinrichtungen, Putzmittel usw. erfasst.
Durch Maximalauswahl bestimmt stets das grössere der beiden Signale den
Lufterneuerungsbedarf.
Die weiteren Eingänge und Ausgänge sind abhängig von der Art der Anlage (Typ
Ventilatoren, Art der Wärmerückgewinnung usw.) und vom gewünschten Steuerund Regelkonzept (Zeitprogramm, Handbetrieb, Präsenzmelder usw.).
Abb. 23
Regelkonzepte für Bedarfsgeregelte Lüftung
31
Freigabestrategien
A) Anlage mit Zeitprogramm und Handeingriff
43`^SYW_[fLW[fbdaYdS__g`VBd{eW`l_W^VWd
Abb. 24a und 24b
Funktionen
32
Freigabestrategien für Anlage
Die im Folgenden beschriebenen Funktionen sind anlagenspezifisch:
x Grundlüftung: Die Grundlüftung kann als Option eingesetzt werden. Während
aktiver Grundlüftung wird Komforttemperatur gewährleistet; es befinden sich
typischerweise Personen im Gebäude
x Vorlüftung: Gute Raumluftqualität soll sichergestellt werden, bevor die
Benutzer den Raum betreten. Die Dauer der Vorlüftung kann eingestellt werden
(zwei Luftwechsel sollten ausreichen). Die Lüftungsanlage läuft während der
Vorlüftung auf höchster Ventilatorstufe mit geregeltem Aussenluftanteil, der von
der Raumtemperatur und/oder der Raumluftqualität abhängig ist
x Hand EIN: Der Ventilator kann für eine begrenzte Zeit über eine Impulstaste
jederzeit eingeschaltet werden. Die Lüftungsanlage läuft auf höchster
Ventilatorstufe mit geregeltem Aussenluftanteil
x Präsenzerfassung: Bei Räumen, die unregelmässig belegt sind, kann mittels
Präsenzmeldern festgestellt werden, ob sich Personen im Raum aufhalten. Bei
Anwesenheit läuft die Anlage auf Ventilatorstufe 1
x Koordination mit Temperaturregler: Unabhängig von der Bedarfslüftung muss
der Temperaturregler feststellen, ob während des Anlagebetriebs der
thermische Komfort gewährleistet ist
Schalt- und Stellbefehle
Im Folgenden werden die Ausgangssequenzen drei typischer Lüftungsanlagen
beschrieben:
A) Anlage mit 2-stufigen Ventilatoren
x Verschlechtert sich die Raumluftqualität, wird die Anlage auf der ersten
Ventilatorstufe eingeschaltet
x Verschlechtert sich die Raumluftqualität weiter, wird auf die zweite
Ventilatorstufe geschaltet
x
Abb. 25
Ventilatordrehzahl in Abhängigkeit der Raumluftqualität
B) Anlage mit direkter Umluft-Beimischung
x Nach einer allfälligen Anfahrzeit fährt die Aussenluftklappe auf die
voreingestellte Minimalstellung und öffnet stetig, falls sich die Raumluftqualität
weiter verschlechtert
x Der Lufterwärmer muss auf die Bedingung 100% Aussenluft dimensioniert sein,
da die Aussenluftklappe voll geöffnet werden kann, falls die CO2/VOC-Konzentration im Raum weiter ansteigt
x Es erfolgt eine Maximalauswahl zwischen dem Bedarfssignal der
Lufterneuerung und dem Bedarfssignal des Temperaturreglers
Abb. 26
Mischverhältnis von Umluft zu Aussenluft in Abhängigkeit der Raumluftqualität
33
C) Anlage mit 2-stufigen Ventilatoren und direkter Umluft-Beimischung
x Verschlechtert sich die Raumluftqualität, wird die Anlage vorerst auf der ersten
Ventilatorstufe eingeschaltet
x Die Aussenluftklappe fährt auf die voreingestellte Minimalstellung und öffnet
stetig, falls sich die Raumluftqualität weiter verschlechtert
x Die Anlage schaltet auf die höhere Ventilatorstufe, falls die CO2/VOC-Konzentration im Raum weiter ansteigt
Abb. 27
Inbetriebnahme
34
Kombinierte Mischluft- und Ventilator-Drehzahlregelung
x Fühler auf korrekte Montage überprüfen (Nischen und Regale vermeiden). Bei
Platzierung im Abluftkanal den Montageort möglichst nahe bei den Luftauslässen wählen
x Speisespannungen und Verdrahtung der Regler, Fühler und anderer Geräte
überprüfen
x Steuer- und Regelfunktionen der Anwendung überprüfen sowie evtl. elektrischen
Leistungsteil und Schaltschrank in Betrieb nehmen
x Nach Anschluss des Leistungsteils startet der Fühler ohne dass Einstellungen
vorzunehmen sind
x Nach 30 Minuten kann die Funktion des VOC-Fühlers mit Alkohol auf einem
Wattebausch (z.B. mit etwas Gas eines Zigarettenanzünders), diejenige des
CO2-Fühlers durch Ausatmen einfach überprüft werden. Bei Erreichen der
voreingestellten Schaltschwellen sollte die Lüftung starten
x Die Gewichtung des VOC-Fühlers gegenüber dem CO2-Lüftungsbedarf kann mit
Jumpers am Raumluftqualitäts-Fühler QPA/QPM eingestellt werden
x Die Werkeinstellung sollte für normale Anwendungsfälle gute Resultate bringen
x Den programmierten Raumluftqualitäts-Regelkreis in Betrieb nehmen
x Parameter der temporären Werte einstellen und zusammen mit dem
Temperaturregelkreis stabilisieren
5.2 DESIGO RXC
RXC Anwendungsbibliothek – Beschreibung, VVS-Anwendungen
RaumluftqualitätsRegelung mit VVS
Die raumluftqualitätsabhängige Regelung wird von allen VVS-Anwendungen
unterstützt – eine Funktion, die nur in den Betriebsarten Comfort und Precomfort
verwendet wird. Die Einstellungen für Raumluftqualität erfolgen mit dem DESIGO
RXT 10 Tool im Menü „Gerät“ unter „Konfiguration, Einstellungen, Luftqualität“.
Erfassung der
Raumluftqualität
Die Erfassung der Raumluftqualität erfolgt über einen im Raum selber oder im
Abluftkanal installierten Fühler (z.B. QPA/QPM).
Abb. 28
Einstellung der Regelparameter für die Raumluftqualität mit dem RXT10-Inbetriebnahmeund Service-Tool
Die Erfassung der Raumluftqualität erfolgt über den lokal am Eingang X1
angeschlossenen Fühler oder über LON-Bus. In diesem Fall hat das Bussignal
Priorität gegenüber dem lokalen Fühler am Eingang X1.
Hardware-Eingang X1 am Regler kann für den Anschluss des lokalen
Raumluftqualitäts-Fühlers konfiguriert werden.
Parameter
Eingang X1
Grundeinstellung
Temperaturfühler
Bei Anschluss über den LON-Bus wird folgende Netzwerkvariable verwendet:
nviSpaceCO2
Eingang X1
Beschreibung
Wertebereich
CO2-Belastung der Raumluft 0...5’000 ppm
Falls der Fühler keinen gültigen Messwert liefert (0 ppm) oder die Netzwerkvariable
ungültig ist, so ist die Funktion deaktiviert und das Bedarfssignal der
Raumluftqualitäts-Regelung wird auf einen Volumenstrom von 0% gesetzt.
Wird nur der Messwert des lokalen Fühlers benötigt, nicht aber die Funktion der
Raumluftqualitäts-Regelung, so kann letztere deaktiviert werden. Der Messwert
wird aber weiterhin auf die Netzwerkvariable nvoSpace CO2 abgebildet.
35
Parameter
Grundeinstellung Bereich
Auflösung
Bereich (ppm)
2’000
0...5’000
1
CO2 max.
1’250
0...5’000
1
CO2 Limit
1’000
0...5’000
1
Der Parameter „Bereich“ spezifiziert den maximalen Bereich des Fühlers, der dem
Signal DC 0…10 V am Eingang X1 entspricht. Der Messwert des lokal
angeschlossenen Raumluftqualitäts-Fühlers am Eingang X1 kann über das
Gebäudeautomationssystem eingelesen werden. Zu diesem Zweck wird folgende
Netzwerkvariable benutzt:
nvoSpaceCO2
Eingang X1
Beschreibung
CO2-Belastung der Raumluft
Wertebereich
0...5’000 ppm
Hinweis: Ausgabewert 0xFFFF (65535) bedeutet, dass ein Fehler aufgetreten ist
(defekter Fühler usw.).
Bildung des
RaumluftqualitätsSollwerts
Liegt der Wert der Raumluftqualität unterhalb dem eingestellten CO2-Grenzwert, so
wird auf Vmin geregelt. Wird dieser Wert überschritten, so wird der
Luftvolumenstrom langsam erhöht, bis letztlich beim eingestellten Wert von CO2
max auf Vmax geregelt wird (Abb. 29). Für Vmin gilt der niedrigere Sollwert für Heizen
und Kühlen, für Vmax der höhere von beiden.
Die Differenz zwischen CO2 max und CO2 Limit muss grösser oder gleich 100 ppm
sein. Der Sollwert CO2 Limit für die Raumluftqualitäts-Regelung muss grösser als
250 ppm sein. Wird der Sollwert auf 0 ppm eingestellt, wird die RaumluftqualitätsRegelung deaktiviert und das aus der Regelung resultierende LuftvolumenstromBedarfssignal auf 0% gesetzt.
Abb. 29
Raumluftqualitäts-Regelung in Abhängigkeit der CO2-Konzentration
Der Volumenstrom-Sollwert resultiert aus dem grösseren Bedarfssignal der
Temperatur- bzw. Raumluftqualitäts-Regelung.
36
5.2.1 Einkanalsystem
für Zu- und Abluft mit
Nacherwärmer oder
Nachkühler
VAV05
x Regelung des Zuluftvolumenstroms
x Raumtemperaturregelung
x Regelung der Raumluftqualität
x Nacherwärmer/-kühler oder Register mit Umschaltung
x Umschaltsignal über LON-Bus
x Raum-Zuluftkaskade
Anlagenschema
R1
Raumgerät mit Temperaturfühler
B3
Raumluftqualitäts-Fühler (Raum oder Abluftkanal)
B4
Raum- oder Zulufttemperaturfühler
D1
Fensterkontakt
D2
Präsenzmelder
D3
Umschaltsignal über LON-Bus
YS
Zuluftregelung
YE
Abluftregelung
YR
Nacherwärmer/-kühler
Funktionsdiagramme
V
Volumenstrom
TR
Raumtemperatur
SpH
Wirksamer Heizsollwert
SpC
Wirksamer Kühlsollwert
VmaxH
Max. Volumenstrom, Heizen
VminH
Min. Volumenstrom, Heizen
Max. Volumenstrom, Kühlen
maxC
VminC
Min. Volumenstrom, Kühlen
Y
Ausgangssignal
YR
Nacherwärmer/-kühler
H
Heizsequenz
C
Kühlsequenz
37
5.3 DESIGO PX
5.3.1 Lüftungsanlage
für Zu- und Abluft mit
Luftklappe und
einstufigem Ventilator
Anwendung
Anlagenschema
AlmFnct
Alarmfunktion
AQual
Raumluftqualitäts-Fühler (Option)
Btn
Taste (Option)
Dmp
Luftklappe (Option)
ElLdEn
Freigabe elektrische Last (Option)
Fan
Ventilator (Option)
Fil
Filter (Option)
FireDet
Brandmelder (Option)
OcSta
Belegungszustand (Option)
OpModSwi Betriebswahlschalter (Option)
R
Raum
Sched
Zeitprogamm (Option)
TiOnBtn
EIN-Taste mit Nachlauf (Option)
TR
Raumtemperaturfühler (Option)
Funktionsdiagramme
TR
AqR
FanSpd
38
Raumtemperatur
Raumluftqualität
Ventilatorstufe
Vnt10
5.3.2 Teilklimaanlage
mit Mischluftklappen,
Energierückgewinnung,
Lufterwärmer,
Luftkühler und
mehrstufigen
Ventilatoren
Anwendung
Ahu20
Anlagenschema
AQual Raumluftqualitäts-Fühler
Ccl
Luftkühler
DmpMx Mischluftklappen
ErcEne Energierückgewinnung
FanEx Abluftventilator, 2-stufig
FanSu Zuluftventilator, 2-stufig
R
PreHcl
TCtr
TEx
TOa
TSu
Raum
Vorerwärmer
Temperaturregler
Abluft-Temperaturfühler
Aussentemperaturfühler
Zuluft-Temperaturfühler
Funktionsdiagramme
AqR
Raumluftqualität
FanSpd Ventilatorstufe
Max.
Maximum
Min
Minimum
Sp
Sollwert
SpC
Kühlsollwert
SpH
Heizsollwert
SpTSu
SpTSuC
SpTSuH
TOa
TR
TSu
Yctl
Zuluft-Temperatursollwert
Zuluft-Temperatursollwert, Kühlen
Zuluft-Temperatursollwert, Heizen
Aussentemperaturfühler
Raumtemperatur
Zulufttemperatur
Reglerausgang
39
5.3.3 Klimaanlage mit
Mischluftklappen,
Energierückgewinnung,
Lufterwärmer,
Luftkühler,
Luftbefeuchter und
mehrstufige
Ventilatoren
40
Anwendung
Ahu40
Anlagenschema
AQual
Raumluftqualitäts-Fühler (Option)
Ccl
Luftkühler (Option)
DmpMx
Mischluftklappen (Option)
Erc
Energierückgewinnung (Option)
FanEx
Abluftventilator (Option)
FanSu
Zuluftventilator (Option)
HuEx
Abluft-Feuchtefühler
HuSu
Zuluft-Feuchtefühler
HuOa
PreHcl
R
ReHcl
TEx
TOa
TSu
XCtr
Aussenluft-Feuchtefühler
Vorerwärmer (Option)
Raum
Vorerwärmer (Option)
Abluft-Temperaturfühler (Option)
Aussenluft-Temperaturfühler
Zuluft-Temperaturfühler
Temperatur- und Feuchteregler
Funktionsdiagramme
AqR
Raumluftqualität
FanSpd
Ventilatorstufe
HuR
Raumluftfeuchte
HuSu
Zuluftfeuchte
Max
Maximum
Min
Minimum
Sp
Sollwert
SpC
Kühlsollwert
SpH
Heizsollwert
SpLo
SpTSu}
SpTSuC
SpTSuH
TOa
TR
TSu
Yctl
YctlLm
Unterer Sollwert
Zuluft-Temperatursollwert
Zuluft-Temperatursollwert, Kühlen
Zuluft-Temperatursollwert, Heizen
Aussentemperatur
Raumtemperatur
Zulufttemperatur
Reglerausgang
Begrenzung Reglerausgang
5.4 SED2
(bedarfsabhängige
Steuerung von
stufenlosen
Ventilatoren)
5.4.1
Luftaufbereitungseinheit mit Lufterwärmer,
Luftkühler, Filter und
FU-gesteuerten Zu- und
Abluftventilatoren
Anwendungsblatt
Anwendung 10
Anwendung
x Bürogebäude
x Öffentliche Gebäude
x Theater
x Schulen und Universitäten
Optionen
x Frostschutz für Lufterwärmer
x Filterüberwachung mit Differenzdruckschalter
Anlagenschema
41
Funktionsdiagramm
Bedarfsgeregelte Ventilatoren
AQ
M1 1)
M1 2)
M1 3)
SELAQ
Min.
Funktionsbeschreibung
42
Raumluftqualität
Zuluftventilator 1
Zuluftventilator 2
Zuluftventilator 3
Raumluftqualitäts-Sollwert
Minimale Ventilatordrehzahl
Grundfunktionen
x Verschlechtert sich die Raumluftqualität (erfasst in CO2 oder VOC durch Fühler
B1), wird die Ventilatordrehzahl erhöht. Wenn sich die Raumluftqualität wieder
verbessert, wird die Ventilatordrehzahl auf das Minimum reduziert, wodurch
Energie eingespart wird
x Ein-/Ausschalten über Digitaleingang 1
x Externer Alarm an Digitaleingang 2; bei Alarm wird der Ventilator gestoppt
x Booster-Funktion über Digitaleingang 3 (Drehzahl = 100%)
x Fehlermeldung über Relaisausgang 1
x Betriebsanzeige über Relaisausgang 2
TM
5.5 Synco 100
mit Lufterwärmer und
Luftkühler
Anwendungsblatt
Ablufttemperaturregelung mit Minimalbegrenzung
der Zulufttemperatur und Regelung
der Raumluftqualität.
ADCZ01 LM1 HQ
TM
Synco 100 RLM162
Lüftungsanlage mit Lufterwärmer, Luftkühler, Zuluft- und Abluftventilator und Filter.
Anwendung
x Bürogebäude
x Lagerhäuser
x Sporthallen
x Schulgebäude
x Theater
Optionen
x Frostschutz für Lufterwärmer
Anlagenschema
Funktionsdiagramme
TSup
TEx
SEL
Xdz
Z9
Y1
Y2
Y
Y1min
Zuglufttemperatur
Ablufttemperatur
Sollwert
Totzone
Eingang Begrenzung
Heizsequenz
Kühlsequenz
Reglerausgang
Begrenzungssignal
AQ
M1 2)
M1 1)
SELAQ
B1
Min.
Luftqualität
Zuluftventilator
Abluftventilator
Sollwert Luftqualität
Luftqualitätsfühler
MinimalVentilatordrehzahl
Fan Speed Ventilatordrehzahl
43
mit Lufterwärmer und
Luftkühler
Anwendungsblatt
Raumtemperaturregelung mit Regelung
ADCZ02 LA1 HQ
TM
Synco 100 RLA162
Lüftungsanlage mit Lufterwärmer, Luftkühler, Zuluft- und Abluftventilator und Filter
Anwendung
x Bürogebäude
x Lagerhäuser
x Sporthallen
x Theater
Optionen
Anlagenschema
Funktionsdiagramme
TR
SEL
Xdz
AQ
Y1
Y2
Y
M1 2)
M1 1)
B1
Min.
Fan
Speed
44
Raumtemperatur
Sollwert
Totzone
Luftqualität
Heizsequenz
Kühlsequenz
Reglerausgang
Zuluftventilator
Abluftventilator
Luftqualitätsfühler
Minimal-Ventilatordrehzahl
Ventilatordrehzahl
TM
5.6 Synco 200
mit Mischluftklappen
Anwendungsblatt
Regelung der Raumluftqualität
AZD01 LU2 HQ
TM
Synco 200 RLU220
Lüftungsanlage mit Mischluftklappen
Lüftungsanlage für Räume, für die bei abnehmender Raumluftqualität (gemessen
in ppm) der Aussenluftanteil erhöht wird, um unerwünschte Gerüche zu vermeiden
und den thermischen Komfort zu erhöhen. Typische Anwendungen sind Küchen,
öffentliche Lokale wie Restaurants und Bars und Gebäude mit zeitweise
schwankenden Benutzerzahlen (wie z.B. Theater und Kinos).
Optionen:
x Fernsollwerteinsteller (absolut)
x Zusätzlicher externer Sollwert mit Maximalauswahl
Anlagenschema
Funktionsdiagramme
SET MAX Sollwert
AqR
Raumluftqualität
Yctl
Reglerausgang
45
Anwendungsblatt
Regelung der Raumluftqualität und des Ventilators
AAZD02 LU2 HQ
TM
Synco 200 RLU222
Lüftungsanlage mit Mischluftklappen
Lüftungsanlage für Räume, für die bei abnehmender Raumluftqualität (gemessen
in ppm) der Aussenluftanteil erhöht wird, um unerwünschte Gerüche zu vermeiden
und den thermischen Komfort zu erhöhen. Typische Anwendungen sind Küchen,
öffentliche Lokale wie Restaurants und Bars und Gebäude mit zeitweise
schwankenden Benutzerzahlen (wie z.B. Theater und Kinos).
Optionen:
x Fernsollwerteinsteller (absolut)
x Aussentemperaturabhängige Funktionen
x Zusätzlicher externer Sollwert mit Maximalauswahl
x 2-stufiger Ventilator
Anlagenschema
Funktionsdiagramme
SET MAX
AqR
Sp
TOa
Yctl
46
Sollwert
Raumluftqualität
Sollwert
Aussentemperatur
Reglerausgang
TM
5.7 Synco 700
und Lufterwärmer
Anwendungsblatt
Raum-Zulufttemperatur-Kaskadenregelung
Synco
AEA001 U1B HQ
700, RMU710B
TM
Lüftungsanlage mit Mischluftklappen und Lufterwärmer
Anlagenschema
Funktionsdiagramme
AqR
Max
Min
Sp
SpH
SpTSu
SpTSuH
TOa
TR
TSu
Yctl
Raumluftqualität
Maximum
Minimum
Sollwert
Heizsollwert
Zuluftsollwert
Zuluftsollwert Heizen
Aussentemperatur
Raumtemperatur
Zulufttemperatur
Reglerausgang
47
mit Plattenwärmetauscher und
Lufterwärmer
Anwendungsblatt
Zulufttemperaturregelung mit Regelung
ADAE02 U1B HQ
TM
Synco 700 MU710B
Lüftungsanlage mit Plattenwärmetauscher und Lufterwärmer
Anlagenschema
Funktionsdiagramme
AqR
FanSpd
Sp
SpTSuH
TOa
TSu
Yctl
48
Raumluftqualität
Ventilatorgeschwindigkeit
Sollwert
Aussentemperatur
Zulufttemperatur
Reglerausgang
mit Mischluftklappen und
Lufterwärmer
Anwendungsblatt
Synco
AEA006 U1B DE
700, RMU710B
TM
Lüftungsanlage mit Bedarfsregelung nach Raumtemperatur und
Raumluftqualität, mit Lufterwärmer und Mischluftklappen
Anlagenschema
Funktionsdiagramme
Max
Min
Sp
SpH
SpTSu
AqR
SA
SpTSuH
TOa
TR
TSu
Yctl
FanSpd
Maximum
Minimum
Sollwert
Heizsollwert
Sollwert Zulufttemperatur
Raumluftqualität
Schaltabstand
Aussentemperatur
Raumtemperatur
Zulufttemperatur
Reglerausgang
49
Lufterwärmer und
Luftkühler
Anwendungsblatt
AEC001 U2B DE
Synco 700 RMU720B
TM
Teilklimaanlage mit Mischluftklappen, Lufterwärmer und Luftkühler
Anlagenschema
Funktionsdiagramme
Max
Min
Sp
SpH
SpC
SpTSu
SpTSuH
SpTSuC
TOa
TR
TSu
Yctl
AqR
FanSpd
50
Maximum
Minimum
Sollwert
Heizsollwert
Kühlsollwert
Zuluftsollwert Kühlen
Aussentemperatur
Raumtemperatur
Zulufttemperatur
Reglerausgang
Raumluftqualität
mit Plattenwärmetauscher,
Lufterwärmer
und Luftkühler
Anwendungsblatt
mit Regelung der Raumluftqualität
ADCE03 U2B HQ
TM
Synco 700 RMU720B
Teilklimaanlage mit Plattenwärmetauscher, Lufterwärmer und Luftkühler
Anlagenschema
Funktionsdiagramme
AqR
FanSpd
Max
Min
Sp
SpC
SpH
SpTSu
SpTSuC
SpTSuH
TOa
TR
TSu
Yctl
Raumluftqualität
Maximum
Minimum
Sollwert
Kühlsollwert
Heizsollwert
Aussentemperatur
Raumtemperatur
Zulufttemperatur
Reglerausgang
51
Lufterwärmer und
Luftbefeuchter
Anwendungsblatt
mit Feuchteregelung
AEDB01 U2B HQ
TM
Synco 700 RMU720B
Teilklimaanlage mit Mischluftklappen, Lufterwärmer und Luftbefeuchter
Anlagenschema
Funktionsdiagramme
AqR
HuR
HuSu
Max
Min
Sp
SpC
SpH
SpHuMax
SpLo
SpTSu
SpTSuC
SpTSuH
TOa
TR
TSu
Yctl
YctlLm
52
Raumluftqualität
Raumfeuchte
Zuluftfeuchte
Maximum
Minimum
Sollwert
Kühlsollwert
Heizsollwert
Maximaler Feuchtesollwert
Unterer Sollwert
Aussentemperatur
Raumtemperatur
Zulufttemperatur
Reglerausgang
Lufterwärmer und
Luftbefeuchter
Anwendungsblatt
mit Feuchteregelung
Synco
AEDB03 U2B DE
700, RMU720B
TM
Teilklimaanlage mit Mischluftklappen, Lufterwärmer und Luftbefeuchter
Anlagenschema
Funktionsdiagramme
Max
Min
Sp
SpH
SpTSu
SpTSuH
HuR
HuSu
SpHuMax
Maximum
Minimum
Sollwert
Heizsollwert
Raumfeuchte
Zuluftfeuchte
SpLo
TOa
TR
TSu
Yctl
YctlLm
FanSpd
AqR
Unterer Sollwert
Aussentemperatur
Raumtemperatur
Zulufttemperatur
Reglerausgang
Raumluftqualität
53
Vorerwärmer,
Luftbefeuchter,
Luftkühler und
Nacherwärmer
Anwendungsblatt
mit Feuchteregelung
Synco
AEZH02 U3B HQ
700, RMU730B
TM
Teilklimaanlage mit Mischluftklappen, Vorerwärmer, Luftbefeuchter,
Luftkühler und Nacherwärmer
Anlagenschema
Funktionsdiagramme
AqR
HuR
HuSu
Max
Min
Sp
SpC
SpH
SpHuMax
SpHi
54
Raumluftfeuchtigkeit
Raumfeuchte
Zuluftfeuchte
Maximum
Minimum
Sollwert
Kühlsollwert
Heizsollwert
Oberer Sollwert
SpLo
SpTSu
SpTSuC
SpTSuH
TDwp
TOa
TR
TSu
Yctl
YctlLm
Unterer Sollwert
Taupunkttemperatur
Aussentemperatur
Raumtemperatur
Zulufttemperatur
Reglerausgang
5.7.9 Klimaanlage
Luftkühler,
Lufterwärmer und
Luftbefeuchter
Anwendungsblatt
mit Feuchteregelung
Synco
AEHB03 U3B DE
700, RMU730B
TM
Klimaanlage mit Mischluftklappen, Luftkühler, Lufterwärmer und
Luftbefeuchter
Anlagenschema
Funktionsdiagramme
AqR
HuR
HuSu
Max
Min
Sp
SpC
SpH
SpHuMax
SpLo
Raumluftqualität
Raumfeuchte
Zuluftfeuchte
Maximum
Minimum
Sollwert
Kühlsollwert
Heizsollwert
Unterer Sollwert
SpTSu
SpTSuC
SpTSuH
TOa
TR
TSu
Yctl
YctlLm
FanSpd
Aussentemperatur
Raumtemperatur
Zulufttemperatur
Reglerausgang
55
5.7.10 Klimaanlage mit
Mischluftklappen,
Vorerwärmer,
Luftkühler,
Luftbefeuchter,
Luftentfeuchter und
Nacherwärmer
Anwendungsblatt
Raum-Zulufttemperatur-Kaskadenregelung mit
Feuchteregelung
AEZH01 U3B DE
700, RMU730B
TM
Synco
Klimaanlage mit Mischluftklappen, Vorerwärmer, Luftkühler, Luftbefeuchter,
Luftentfeuchter und Nacherwärmer
Anlagenschema
Funktionsdiagramme
AqR
HuR
HuSu
Max
Min
Sp
SpC
SpH
SpHuMax
SpHi
SpLo
56
Raumluftqualität
Raumfeuchte
Zuluftfeuchte
Maximum
Minimum
Sollwert
Kühlsollwert
Heizsollwert
Oberer Sollwert
Unterer Sollwert
SpTDwp
SpTSu
SpTSuC
SpTSuH
TDwp
TOa
TR
TSu
Yctl
YCtlLm
Sollwert Taupunkttemperatur
Taupunkttemperatur
Aussentemperatur
Raumtemperatur
Zulufttemperatur
Reglerausgang
6
Kurztext
Ausschreibungstext für
Bedarfsgeregelte Lüftung zur Sicherstellung optimaler Raumluftqualität und zur
Gewährleistung eines thermisch behaglichen Innenraumklimas für Räume mit
zahlenmässig und zeitlich variierender Personenbelegung.
Und (Langtext zusätzlich zum Kurztext):
Langtext
Das Regelprogramm muss folgende Funktionen umfassen:
x Bedarfsschalter/Software für thermischen Komfort und Raumluftqualität.
– Liegt die erfasste Raumtemperatur unterhalb des Heizsollwerts oder oberhalb
des Kühlsollwerts, läuft die Anlage unabhängig von der Raumluftqualität
– Liegt die erfasste Raumtemperatur innerhalb des Nullenergiebandes
(Totzone) für den thermischen Komfort, läuft die Anlage nur bei
ungenügender Raumluftqualität
– Bei Vollklimaanlagen wird gleiches Verfahren auch auf die Feuchte
angewendet
– Zur Abführung raumbedingter Verunreinigungen oder zur Aufrechterhaltung
statischer Druckverhältnisse kann eine Grundlüftung erforderlich sein
x Der Regelkreis für die Raumluftqualität sorgt dafür, dass in allen Lastbereichen
– vor allem im Teillastbereich – der Energieverbrauch und die Wartungskosten
minimiert werden
x Option 1: Die CO2-Konzentration wird mit einem selektiven, optischen
Infrarotfühler mit integriertem Referenzlicht ermittelt
x Option 2: Die Raumluftqualität wird mit einem kombinierten CO2/VOC-Fühler
bestehend aus einem optischen Infrarotfühler mit integrierter Referenzlichtquelle
für die CO2-Messung und einem beheizten Zinndioxid-Halbleiterelement für die
VOC-Messung ermittelt.
Ein Regelsystem auf Mikroprozessorbasis verarbeitet die CO2- und VOCSignale zu einem Lüftungsbedarfssignal. Dieses Signal ist das Ergebnis einer
Maximalauswahl aus den Signalen der CO2- und VOC-Fühler. Ein
selbstadaptiver Algorithmus kompensiert Umwelteinflüsse. Im Regelsystem
kann der Anfangspunkt des VOC-Signals in einem selbstadaptiven Prozess
täglich entsprechend der Aussenluftqualität korrigiert werden. Das VOC-Signal
wird über die Software der Raumnutzung entsprechend angepasst.
x Die Regelstrategie der Fühler-Regler-Kombination besteht aus folgenden
Funktionen:
– Zeitprogramm nach Wahl des Betreibers zum Abschalten der Anlage
ausserhalb der Nutzungszeit des Gebäudes
– Zeitprogramm zur Vorlüftung der Räume vor Nutzungsbeginn mit
Anlagenschutzfunktionen im reinen Aussenluftbetrieb
– Über Tasten sind Handschaltfunktionen für einstellbare Laufzeit und
Vorlüftfunktion aktivierbar
– Einstellbare maximale Nachlüftzeit am Ende der Nutzungszeit, mit
Halteschaltung und Abschaltung beim erstmaligen Erreichen des
Raumluftqualitäts-Sollwerts
57
– Bedarfsgeregelte Lüftung mit automatischer Umschaltung auf Komfort über
PID-Regler während der Nutzungszeit in Kombination mit anderen
Temperatur- und Feuchteregelstrategien, angepasst an die Anlagenkomponenten
– Standardoption zum Anschluss von Präsenzmeldern zur automatischen
Umschaltung auf Standby, auf Temperatur, Feuchte und Raumluftqualität
wirkend
– Regelsequenz für Mischluftbetrieb unter Verwendung von Umluft und 2stufige Regelung. Optional einstufige Regelung oder Frequenzumformerbetrieb je nach Anlagenkomponenten, mit Umschaltung über Parameter
Option 1: Raumversion
Fühlergehäuse und Montageplatte für das Fühlerelement können für separate
Montage getrennt werden. Fühlerelement und Elektronik können montiert und
demontiert werden ohne dass die Verdrahtung gelöst werden muss.
Option 2: Luftkanalversion
Die Messzelle ist zur Schnittstellenelektronik und zu den Klemmen vollkommen
abgedichtet, um zu vermeiden, dass Luft von ausserhalb des Luftkanals die
Messung beeinflusst. Eine Ausrichtung des Fühlergehäuses zum Luftstrom ist nicht
erforderlich.
58
7
Fachartikel
[1]
VDMA -Einheitsblatt 24773: Bedarfsgeregelte Lüftung – Begriffe,
Anforderungen, Regelstrategien, März 1997
Bedarfsgeregelte Lüftung – Automatisierungskonzept mit Zukunft; TAB
Technik am Bau 6/1997, Simon Meier, Siemens Building Technologies
Raumluft-Konferenzen: Raumluft'78, Kopenhagen; Raumluft'81,
Amherst; Raumluft'84, Stockholm; Raumluft'87, Westberlin; Raumluft'90,
Toronto; Raumluft'93, Helsinki; Raumluft'96, Nagoya; Raumluft'99,
Edinburg; Raumluft'02, Monterey: Detaillierte Tagesabläufe sind über
den Buchhandel erhältlich.
Weitere Konferenzen zum Thema „Raumluftqualität“: Roomvent/Healthy
Buildings. Diese Konferenzen finden auch alle drei Jahre statt.
Detaillierte Tagesabläufe sind über den Buchhandel erhältlich.
Olf und decipol – die neuen Masseinheiten für die empfundene
Luftverschmutzung; Gesundheitsingenieur – Haustechnik – Bauphysik –
Umwelttechnik 109 (1988), Seite 216-219, P.O. Fanger
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Kondo, J. Pejtersen, L. Gunnarsen, G. Clausen, P.O. Fanger
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European Series No. 23, World Health Organisation WHO, Regional
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Luftschadstoffe in Innenräumen: Exposition und gesundheitliche
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und Studien 78
Air Pollution Sources in Offices and Assembly Halls, Quantified by the
Olf Unit; Energy and Buildings 12 (1988), Seite 7-19. P.O. Fanger, L.
Lauridsen, Ph. Blussen, G. Clausen
Raumluftqualität und Lüftung in Schweizer Bauten; Schriftenreihe des
Bundesamtes für Energiewirtschaft, Studie Nr. 44, J. Schlatter und H.U.
Wanner
Minimum Ventilation Rates and Measures for Controlling Indoor Air
Quality; Technical Note AIVC 26, October 1989
Bedarfsgeregelte Lüftung – Derzeitiger Kenntnisstand (Juni 1989)
Internationale Energie-Agentur IEA, Dr. W. Raatschen, Dornier GmbH,
Friedrichshafen
Sensoren für eine Bedarfsgeregelte Lüftung – Hintergrundinformation
zum VDMA Einheitsblatt 24 772 CCI 4/1991, Simon Meier, Siemens
Building Technologies
Mischgassensoren als Führungsgrösse für Bedarfsgeregelte Lüftungen;
HeizungKlima 4/1992, Simon Meier, Siemens Building Technologies
Bedarfslüftung – ein grosses Energie-Sparpotential liegt brach; Heizung
Lüftung Haustechnik HLH 9/1994, Seite 459-465, Simon Meier, Siemens
Building Technologies
Bedarfslüftung: Komfort bei reduzierten Kosten; Technik am Bau, TAB
10/1995, Simon Meier, Siemens Building Technologies
Sensoren für IAQ: Mischgasfühler? Ja! – CO2-Fühler? Ja! CCI 13/1995,
Simon Meier, Siemens Building Technologies
5-Stern-Luft in Restaurant – mit Bedarfslüftung; Heizung und Lüftung
4/1994, Seite 26-29, Simon Meier, Siemens Building Technologies
Economizer tx2 – h,x-geführte Regelung; Broschüre – Siemens Building
Technologies – Bestell-Nr.: CB 20199
Olfaktorische Behaglichkeit – ein neuer Ansatz für die empfundene
Raumluftqualität; KI Luft- und Kältetechnik 2/2003, Diotima von Kempski
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59
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[22]
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60
REZ Raumluft-Essenzen-Zugabe – ein kleiner Leitfaden über
Grundlagen und Anwendungsmöglichkeiten; Fachwissen aktuell,
Promotor-Verlag, 1999, Diotima von Kempski
Air and Well Being – A Way to more Profitability; Tagungsband der
Healthy Buildings-Konferenz 2003, Singapore, Juli 2003, Diotima von
Kempski
REZ Raumluft-Essenzen-Zugabe und Raumluftqualität – ein
Widerspruch oder eine notwendige Ergänzung? Wohnungsmedizin und
Bauhygiene, April 2001, Diotima von Kempski
Raumluftqualität – Belastung, Bewertung, Beeinflussung; Verlag C.F.
Müller Karlsruhe, 1993, ISBN 3-7880-7451-5, J. Witthauer, H. Horn, W.
Bischof
8
Richtlinien und Normen
Tabelle 7 Übersicht über Lüftungsnormen
* Oberhalb Aussenluftniveau
( ) Falls Rauchen erlaubt ist, gelten die Werte in Klammern
IDA 1:
IDA 2:
IDA 3:
IDA 4:
Hohe Raumluftqualität
Mittlere Raumluftqualität
Mässige Raumluftqualität
Niedrige Raumluftqualität
Auszüge aus Normen
Österreich
[ÖN 6000-3]
In dieser Norm wird lediglich die CO2-Konzentration zur Bemessung des
personenbezogenen minimalen Aussenluft-Volumenstroms herangezogen. Unter der
3
Voraussetzung, dass der CO2-Volumenanteil in der Aussenluft 350 ml/m = 350 ppm beträgt
und die zulässige maximale CO2-Konzentration in Räumen mit 1'000 ppm festgelegt wird,
ergeben sich die in der Tabelle aufgeführten Mindest-Aussenluft-Volumenströme.
Hinweis: Die spezifizierten minimalen Aussenluft-Volumenströme variieren je nach
der körperlichen Tätigkeit, die im Raum zu erwarten ist.
In Räumen, in denen das Rauchen erlaubt ist, sind die Werte gegenüber den minimalen
Aussenluft-Volumenströmen der Tabelle um mindestens Faktor 1,5 zu erhöhen.
Deutschland
[DIN 1946-2]
In den verschiedenen Raumtypen müssen die in der Tabelle angegebenen
Mindest-Aussenluft-Volumenströme eingehalten werden. Es ist immer der jeweils
höhere Wert massgebend. In Räumen mit zusätzlichen unerwünschten
Geruchsquellen (z.B. Tabakrauch), muss der Mindest-Aussenluft-Volumenstrom
3
pro Person um 20 m /h erhöht werden.
Für die Belastung der Raumluft durch Ausdünstungen von Personen kann der
CO2-Gehalt der Raumluft als Vergleichsmassstab herangezogen werden. Der CO2Gehalt der Raumluft darf 0,15% = 1’500 ppm (Volumenkonzentration) nicht
überschreiten. Empfohlen werden 0,1%.
61
Grossbritannien
[BS 5720:1979]
Die Zufuhr von Aussenluft wird benötigt, um eine ausreichend geruchfreie
Atmosphäre aufrechtzuerhalten (durch Ausdünnung von Körpergerüchen und
Tabakrauch) und um das ausgeatmete CO2 auszudünnen. Dieser erforderliche
Aussenluft-Volumenstrom kann pro Person angegeben werden und hängt von der
Belegungsdichte und den Aktivitäten im Raum ab. Der Aussenluftanteil, der einem
Gebäude zugeführt wird, kann variiert werden, um einen wirtschaftlichen Betrieb zu
erreichen.
Änderungen der Gebäudelast sollten berücksichtigt werden, und das System sollte
so geplant sein, dass unter Teillastbedingungen maximale Betriebseffizienz erreicht
wird.
Eine Tabelle mit typischen Beispielen klimatisierter Räume wie Büros, Geschäfte,
3
3
Restaurants usw. und Angaben in dm /s pro Person und/oder dm /s pro Einheit
Bodenfläche steht zur Verfügung.
Schweiz
[SIA382/1]
Die Aussenluftraten in Nichtraucherräumen richten sich nach den
Komfortansprüchen. Lüftungstechnische Anlagen sind im Allgemeinen auf die
Einhaltung eines Kohlendioxidgehalts der Raumluft von 0,10% = 1’000 ppm
(entsprechend einer Differenz von 0,06 bis 0,07% zwischen Innen- und Aussenluft)
3
auszulegen, wozu eine Aussenluftrate von 25 bis 30 m pro Stunde und Person
notwendig ist. Aus hygienischer Sicht ist auch ein Kohlendioxidgehalt von 0,15%
(entspricht einer Differenz von 0,11 bis 0,12%) noch durchaus genügend. Dazu
3
sind 12 bis 15 m pro Person und Stunde notwendig.
Befragungen haben ergeben, dass bei einem Kohlendioxidgehalt von 0,15% die
Raumluftqualität von 85% der Rauminsassen als genügend beurteilt wird.
In Räumen, in denen geraucht wird, sind zur Vermeidung von akuten
3
Reizwirkungen etwa 30 bis 40 m pro Stunde und Person erforderlich, zur
3
Vermeidung von Belästigungen etwa 60 bis 70 m pro Stunde und Person.
Bei schwach oder nicht besetzten Räumen empfiehlt sich aus hygienischen
-1
Gründen die Einhaltung eines Aussenluftwechsels von mindestens etwa 0.3 h
oder eine ausreichende Vorspülung des Raums vor der Belegung.
USA
[ASHRAE62]
Die Raumluftqualität soll als ausreichend angesehen werden, wenn die
Lüftungsraten gemäss Tabelle eingehalten werden und die Quelle der zugeführten
Aussenluft akzeptabel ist.
Benutzer des Gebäudes produzieren CO2, Wasserdampf und Verunreinigungen
einschliesslich biologischer Aerosole und flüchtiger organischer Substanzen. Die
Komfortkriterien (Geruch) bezogen auf menschliche, biologische Ausdünstungen
sind erfüllt, wenn die Lüftung zu einer CO2-Innenkonzentration von weniger als 700
ppm über der Aussenkonzentration führt.
Hinweis: Dieser ASHRAE Standard enthält eine sehr detaillierte Tabelle aller
möglichen Raumarten und gibt die jeweils zu erwartende maximale Belegung und
den geforderten Luftvolumenstrom pro Person und Stunde bzw. den
flächenbezogenen Luftvolumenstrom an. Ausserdem wird der Zusammenhang
zwischen Lüftungsrate und CO2-Konzentration im Innenraum ausführlich
dargestellt.
62
Europa
[EN 13779]
Neue Europanorm „Lüftung von Nichtwohnbauten“
Die neue Europanorm EN 13779 „Lüftung von Nichtwohnbauten – PerformanceAnforderungen an Lüftungs- und Klimaanlagen“ wurde durch CEN (Comité
Européen de Normalisation) am 16. Januar 2004 freigegeben.
Die nationalen Normenorganisationen folgender Länder sind dazu verpflichtet,
diese Europanorm umzusetzen:
Belgien, Dänemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland,
Grossbritannien, Holland, Irland, Island, Italien, Lettland, Litauen, Luxemburg,
Malta, Norwegen, Österreich, Polen, Portugal, Schweiz, Slovenien, Slowakei,
Spanien, Tschechische Republik, Ungarn und Zypern.
Die neue Norm unterscheidet zwischen vier verschiedenen RaumluftqualitätsKategorien (IDA):
IDA 1
IDA 2
IDA 3
IDA 4
Tabelle 8
Hohe Raumluftqualität
Mittlere Raumluftqualität
Mässige Raumluftqualität
Niedrige Raumluftqualität
Die vier Raumluftqualitäts-Kategorien nach der neuen Norm EN 13779
Definition der Raumluftqualitäts-Kategorien (IDA)
Für praktische Anwendungen definiert die neue Norm fünf Methoden zur Quantifizierung
der Raumluftqualitäts-Kategorie. Die entsprechenden Werte sind in Tabelle 9 aufgeführt.
1.
Für belegte Räume, in denen Rauchen nicht gestattet ist und
Luftverunreinigungen hauptsächlich durch menschlichen Metabolismus
verursacht werden, wird eine direkte Klassifizierung der CO2Konzentration als gut fundiert angesehen.
2.
Direkte Klassifizierung der empfundenen Raumluftqualität in decipol:
Diese Methode ist noch nicht vollumfänglich akzeptiert und in der
Praxis schwierig umzusetzen.
3.
Indirekte Klassifizierung nach der Aussenluftrate pro Person: Dies ist eine gut
fundierte praktische Methode für alle Situationen, in denen die Räume der
typischen Belegung durch Menschen dienen. Diese Werte werden oft dazu
benutzt, das System zu planen. Die Aussenluftraten pro Person (wie durch die
Lüftungsanlage zugeführt) bei normaler Arbeit im Büro oder zu Hause und
einer metabolischen Rate von etwa 1,2 met sind in Tabelle 9 aufgeführt.
Falls möglich, sollte das Konzept des Projekts auf tatsächlichen
Belegungsdaten basieren. Stehen jedoch solche Werte nicht zur
Verfügung, können die gemäss Norm in Tabelle 10 aufgeführten
typischen Werte verwendet werden.
63
4.
Indirekte Klassifizierung nach Luftvolumenstrom pro Bodenfläche:
Diese Methode kann in einigen Fällen dazu verwendet werden, ein
System für Räume zu planen, die nicht für die Nutzung durch
Menschen vorgesehen sind und deren Verwendung nicht klar definiert
werden kann (z.B. Lagerräume).
5.
Klassifizierung nach Konzentrationsstufen spezifischer Verunreinigungen:
Diese Klassifizierungsmethode ist geeignet für Anwendungen mit
bedeutenden Emissionen spezifischer Verunreinigungen.
Kategorie
CO2-Konzentration
Empfundene
über Aussenluft
Raumluftqualität
(ppm)
(decipol)
Aussenluftrate pro
Peron*
(% unzufrieden)
(m3/h Person)
Typischer Default-
Typischer Default-
Typischer Default-
Bereich
Wert
Bereich
Wert
Bereich
Wert
Bereich
Wert
IDA 1
<400
350
<1
0,8
<15
12,7
>54
72
IDA 2
400-600
500
1,0 – 1,4
1,2
15 – 20
17,6
36 – 54
45
IDA 3
600-1000 800
1,4 – 2,5
2,0
20 – 30
25,6
22 – 36
29
IDA 4
>1000
>2.5
3.0
>30
33.3
<22
18
Tabelle 9
1200
Typischer Default-
Die verschiedenen Raumluftqualitäts-Kategorien mit ihrer Klassifizierung.
Direkte Klassifizierung: Nach CO2 oder empfundener Raumluftqualität
Indirekte Klassifizierung: Nach Aussenluftrate pro Person
Nach EN 13779 und CR1752.
* Alle Werte gelten für Nichtraucherbereiche. Für Raucherbereiche ist Faktor 2 anzuwenden
Falls möglich, sollte das Konzept des Projekts auf tatsächlichen Belegungsdaten
basieren. Stehen jedoch solche Werte nicht zur Verfügung, so werden die Werte
gemäss folgender Tabelle empfohlen:
Anwendung
Grossraumbüro
Kleines Büro
Konferenzraum
Warenhaus
Klassenzimmer
Krankenhausstation
Hotelzimmer
Restaurant
Tabelle 10 Richtlinie für Bodenflächen pro Person
64
2
Nettobodenfläche in m pro Person
Typischer Bereich
Default-Bereich
7 – 20
12
8 – 12
10
2–5
3
3–8
4
2–5
2.5
5 – 15
10
5 – 20
10
1.2 – 5
1.5
Folgende Kategorien für die Regelung der Raumluftqualität sind in der Norm
definiert:
Kategorie
Systemzustand
IDA – C1
IDA – C2
IDA – C3
IDA – C4
Keine Regelung
Manuelle Steuerung über Schalter
Gemäss vorgegebenem Zeitprogramm
Belegungssteuerung: Nach Anwesenheit (Lichtschalter,
Infrarotfühler)
Anwesenheitssteuerung nach Anzahl Personen
Direkte Steuerung durch Fühler, die die Raumluftparameter
erfassen (CO2 oder VOC)
IDA – C5
IDA – C6
Tabelle 11
Auf Raumluftqualität bezogen
Die Norm bringt deutlich zum Ausdruck, dass Kunde und Planungsingenieur
sich bezüglich folgender Punkte einig sein und diese spezifizieren sollten:
x Die für den Benutzer gewünschte Raumluftqualitäts-Kategorie, d.h. IDA 1,
IDA 2, IDA 3 oder IDA 4
x Die vom Kunden gewünschte und anzuwendende Klassifizierungsmethode
(siehe hierzu obige IDA-Kategorien)
x Die Art der Verwendung jeden Raums
x Belegung (Anzahl Menschen, die sich über längere Zeit im Raum aufhalten
können). Zusätzlich müssen die Aktivitäten im Raum definiert werden. Der
Umfang der Belegung sollte in einem Zeitplan festgehalten werden. Stehen
diese Werte nicht zur Verfügung, so werden die Werte gemäss Tabelle 10
empfohlen
x Aussenluftrate pro Raum. Stehen diese nicht zur Verfügung, so sollten die
Aussenluftraten pro Person der Kategorie IDA 2 verwendet werden (siehe
Tabelle 9)
x Art der Regelung der Innenräume (IDA-C1 bis IDA-C6)
Kommentare und
Interpretation
Um das Gebäude in möglichst einfacher Weise gemäss dieser Norm zu betreiben,
drängt sich eine Bedarfsgeregelte Lüftung auf CO2-Basis auf.
Obgleich die Norm diese Aussage nicht explizit macht, kann man dies zwischen
den Zeilen lesen, denn sie bezeichnet die Klassifikation der Raumluft nach der
CO2-Konzentration „direkt“. Andere Methoden der Raumluftklassifizierung
verwenden die Bezeichnungen „noch nicht vollumfänglich akzeptiert“, „in der
Praxis schwierig anzuwenden“, „indirekt“ oder „verwendet für die Planung von
Systemen“. Darüber hinaus bezeichnet die Norm nur die Bedarfsregelung auf CO2oder VOC-Basis „direkt“, nicht aber andere Methoden.
Bei Anwendung direkter Regelung mit Fühlern, die in der Raumluft die CO2Konzentration erfassen (Methode IDA – C6), kann die Raumluftqualitäts-Kategorie
(IDA) für den Benutzer und den Betreiber des Gebäudes immer garantiert und
dokumentiert werden. Dies trifft auch dann zu, wenn zum Zeitpunkt der Planung
die Annahmen hinsichtlich Belegung falsch waren (siehe Tabelle 10).
Bedarfsgeregelte Lüftung auf CO2-Basis kompensiert dies und garantiert einen
wirtschaftlichen Betrieb gemäss vereinbarter Raumluftqualität.
65
Es wird allgemein erwartet, dass diese neue Norm, die für alle europäischen
Länder Gültigkeit hat, zu verstärkter Nachfrage nach Bedarfsgeregelter Lüftung
führen wird.
[AIVC]
[ASHRAE 62]
[ASTM D6245]
[BS 5720:1979]
[CR1752]
ANSI/ASHRAE Standard 62-2001, American Society of Heating, Refrigeration and
Air-Conditioning Engineers, Inc., 2001.
ASTM D6245-98(2002)
Standardrichtlinie für Kohlendioxid-Konzentrationen zur Bestimmung der
Raumluftqualität und der Lüftung.
British Standard BS5720. 1979, Code of Practice for mechanical ventilation and air
conditioning in buildings.
Ventilation for buildings – Design criteria for the indoor environment, CEN
REPORT, Dec. 1998
[DIN 1946-2]
DIN 1946 – Teil 2, Heizung, Lüftung, Klima – Anforderungen bezüglich Gesundheit
(VDI-Leitfaden), Deutsches Institut für Normung e.V. 1994, Berlin
[EN 13779]
Europäische Norm – Lüftung von Nichtwohnbauten – Performance-Anforderungen
an Lüftungs-und Klimaanlagen für Räume, CEN, Brüssel, September 2004
[ÖN 6000-3]
Österreichische Norm: Lüftungsanlagen – Grundsätzliche Bestimmungen, Hygiene
und physiologische Anforderungen für belegte Räume.
[SIA 382/1]
[VDI 4300-9]
66
Überblick über internationale Lüftung, Luftdichtheit, thermische Isolation und
Raumluftqualitäts-Kriterien, M.J.Limb, International Energy Agency, Dokument AICTN55, 2001.
Schweizer Norm: Technische Anforderungen an Lüftungsanlagen, 1992,
Schweizerische Normen Vereinigung, Zürich 1992
Entwurf Leitfaden: Messung von Raumluftverunreinigungen – Strategie zur
Messung von Kohlendioxid (CO2)
9
Air Vitalizing System
(AVS)
Akzeptierte
Raumluftqualität
Glossar
Ein proprietäres System, bei dem der Zuluft einer RLT-Anlage mittels RaumluftEssenzen-Zugabemethode (REZ) natürliche olfaktorische Wirkstoffe beigemischt
werden. Hierbei müssen technische und aromakologische Parameter eingehalten
werden.
Ein Niveau von Luftqualität, das keine bekannten Schadstoffe in schädlicher
Konzentration zulässt und das von einer grossen Mehrheit (80% oder mehr) der
Testpersonen ohne Beanstandungen akzeptiert wird.
Bei Bedarfsgeregelter Lüftung wird der Lufterneuerungsbedarf mittels
Raumluftqualitäts-Fühlern (CO2- oder VOC-Fühler) kontinuierlich gemessen und
die dem Raum zugeführte Aussenluftmenge durch einen Regler laufend an den
tatsächlichen (gemessenen) Bedarf angepasst. Dieser Ansatz geht wesentlich
weiter als ein Betrieb nach Schaltuhr. Das tatsächliche Einschalten der RLT-Anlage
erfolgt aufgrund der von Bedarfsschaltern erhaltenen Signale. Da für
Bedarfsgeregelte Lüftung keine zusätzlichen Stellglieder benötigt werden, ist es
einfach, bestehende Anlagen nachzurüsten.
Bedarfsschalter
Während der potenziellen Gebäudenutzungszeit, die durch ein Schaltprogramm
definiert ist, erfolgt das tatsächliche Einschalten der RLT-Anlage nur, wenn ein
gemessener Bedarf festgestellt wird (Heizen/Kühlen, Lufterneuerung,
Befeuchten/Entfeuchten usw.). Die Bedarfsschalter sind 2-Punkt-Regler. Alle
Bedarfssignale sind gleichgewichtet. Liegen die Messgrössen innerhalb des
entsprechenden Behaglichkeitsfeldes (Totzone), ist die RLT-Anlage ausgeschaltet.
Behaglichkeitsfeld
Dies ist der Temperatur- und Feuchtebereich innerhalb dessen weder geheizt noch
gekühlt bzw. befeuchtet oder entfeuchtet werden muss. So z.B.: 22 °C ± 2 °C; 45%
r.F. ±15% r.F., oder im Falle von Raumluftqualität, eine CO2-Konzentration von
3
weniger als 1’500 ppm. 1’000 ppm entsprechen einer Aussenluftzufuhr von 25 m /h
3
pro Person und 1’500 ppm entsprechen 15 m /h pro Person.
CO2-Fühler
Dieser Fühler misst die CO2-Konzentration in der Raum- oder Abluft in ppm. Ein
typischer Wert für die Konzentration in der Aussenluft ist 350 bis 500 ppm, ein
typischer Raumluftsollwert ist 1’000 bis 1’500 ppm. MAK-Wert/OEL: 5’000 ppm.
Messprinzipien: Fotoakustische und pyroelektrische Fühler. Fotoakustische Fühler
haben einen definierten und stabilen Nullpunkt.
decipol (dp)
Die empfundene Raumluftqualität kann auch in decipol (dp) ausgedrückt werden,
wobei 1 dp die Luftqualität in einem Raum mit einer Verunreinigungsquelle von
einem olf darstellt, für die 10 l/s saubere Luft zur Lüftung benötigt werden.
Economizer tx2
Empfundene
Raumluftqualität
Regelstrategie, bei der der Energieeinsatz für die thermische Behandlung der
Raumluft optimiert wird (Heizen/Kühlen, Befeuchten/Entfeuchten). Da diese vier
Prozesse unterschiedlich kostenintensiv sind, wird die Summe der gewichteten
Bedarfssignale minimiert.
Raumluftqualität, wie sie durch eine Gruppe von Versuchspersonen beim Betreten
eines Raumes subjektiv wahrgenommen wird.
67
Fühlerplatzierung
h,x chart
Eine Art psychrometrische Darstellung, die dazu benutzt werden kann, alle
thermodynamischen Eigenschaften feuchter Luft ohne Berechnung zu bestimmen.
Klimaanlage
Siehe „RLT-Anlage“.
Leitsubstanz
Der CO2-Gehalt der Raumluft ist ein Indikator für die durch den Menschen
verursachte Belastung, sofern nicht geraucht wird und nicht andere
Geruchsquellen vorhanden sind. Tabakrauch ist eine weitere Leitsubstanz.
Lüftungsanlage
MAK-Wert
Maximale Arbeitsplatzkonzentration. Die gesetzlich maximal zugelassene Konzentration einer Substanz am Arbeitsplatz wird auch als Occupational Exposure Limit
(OEL) bezeichnet. Der MAK-Wert ist so tief angesetzt, dass Personen, die 8
Stunden dieser Konzentration ausgesetzt sind, keine gesundheitlichen Schäden
erleiden. Bei CO2: 5’000 ppm.
Metabolischer
Wert (M)
Energieproduktionsrate des menschlichen Körpers. Der metabolische Wert variiert
in Abhängigkeit der körperlichen Tätigkeit. Die verwendete Einheit ist das met oder
2
2
W/m (1 met = 58,2 W/m ). Ein met ist die Energiemenge, die pro
Körperoberflächeneinheit von einer sitzenden Person im Ruhezustand produziert
2
wird. Die Körperoberfläche einer durchschnittlichen Person beträgt etwa 1,8 m
[CR 1752].
Mischgasfühler
(VOC-Fühler)
Olf
olfaktorisch
ppm
Raumluftqualitäts-Fühler
68
Damit gute Raumluftqualität gewährleistet werden kann, muss der Fühler einerseits
im Einflussbereich der wichtigsten Geruchsquellen, andererseits auch im
Wirkbereich der Lüftung installiert werden. Dabei ist zu beachten, dass die
Ausbreitung von Gerüchen nicht nur durch Luftströmung, sondern auch durch
Diffusion erfolgt.
Mischgasfühler messen das Vorhandensein verbrennbarer Gase und Dämpfe in
der Raumluft (Tabakrauch, Körpergerüche, Ausdünstung von Materialien im
Raum). Optimale Anwendungen sind Restaurants, Konferenzräume, Sport- und
Festhallen.
Die von einer Standardperson verursachte Luftverunreinigung (durchschnittlicher,
erwachsener Büroangestellter, der sich sitzend thermisch neutral fühlt).
Die Olfaktometrie ist eine Methode, die den hochempfindlichen Geruchsinn des
Menschen als Detektor und Analysator verwendet. Während bei anderen
Sinneswahrnehmungen allgemeingültige Klassifizierungen möglich sind, ist dies
bei Gerüchen nicht der Fall. Trotzdem wurde wiederholt versucht, durch
Gruppenbildung von Testpersonen ein anwendbares Modell zu erarbeiten [5].
Parts per Million = Anzahl Teile auf eine Million Teile. Messgrösse zur
Quantifizierung der CO2-Konzentration.
Fühler zum Messen der Luftqualität in Räumen und Abluftkanälen. Sind die im
Raum anwesenden Personen die Hauptquelle der Luftverunreinigung, ist die CO2Konzentration die geeignetste Führungsgrösse für bedarfsabhängigen Betrieb der
RLT-Anlage. Optimale Anwendungen sind Museen, Hörsäle, Theater, Kinos und
Grossraumbüros. Tabakrauch kann nur von VOC-Fühlern erfasst werden.
RLT-Anlage
Symaro
Synco
Teilklimaanlage
VOC
VOC-Fühler
Raumlufttechnische Anlage: Dies kann eine Lüftungsanlage sein (Heizen mit oder
ohne Wärmerückgewinnung), eine Teilklimaanlage (Heizen und Befeuchten
und/oder Kühlen mit oder ohne Wärmerückgewinnung), eine Klimaanlage oder
eine Vollklimaanlage (alle vier Prozesse mit oder ohne Wärmerückgewinnung).
Gebäudefühlersortiment von Siemens.
Reglersortiment von Siemens.
Volatile Organic Compounds.
Siehe „Mischgasfühler“
69
Answers for infrastructure.
Megatrends prägen die Zukunft
Der demografische Wandel, die zunehmende Verstädterung, die Veränderung
des Klimas sowie die Globalisierung der
Wirtschaft verändern die Welt. All diese
Megatrends beeinflussen unser Leben
und prägen unsere Denk- und Arbeitsweise in verschiedenen Sektoren der
Wirtschaft.
Innovative Technologien als Antworten auf die wichtigsten Fragen
Mit über 160 Jahren Forschung, Entwicklung und Ingenieurwesen und mit
über 50.000 aktiven Patenten beweist
Siemens, dass Innovationen in den Bereichen Medizin, Energie, Industrie und
Infrastruktur die Lebensqualität der
Menschen und die Produktivität von
Unternehmen nachhaltig verbessern.
Und zwar global genauso wie lokal.
Höhere Produktivität und Efﬁzienz
während des ganzen Lebenszyklus
Building Technologies bietet intelligent
integrierte Infrastrukturlösungen für
Industrie- und Zweckbauten, Wohngebäude und öffentliche Einrichtungen.
Ein umfassendes und umweltbewusstes Portfolio an Produkten, Systemen,
Lösungen und Dienstleistungen für
elektrische Installationstechnik, Gebäudeautomation, Brandschutz und elektronische Sicherheit sorgt während des
ganzen Lebenszyklus für:
– optimalen Komfort und höchste
Energieeffizienz in Gebäuden,
– Schutz und Sicherheit von Menschen,
Geschäftsprozessen und Werten,
– Steigerung der Produktivität.
Siemens Schweiz AG
Industry Sector
Building Technologies Division
International Headquarters
Gubelstraße 22
6301 Zug
Schweiz
Tel. +41 41 724 24 24
Siemens Schweiz AG
Industry Sector
Sennweidstraße 47
6312 Steinhausen
Schweiz
Tel. +41 585 579 200
Siemens Building Technologies
GmbH & Co. oHG
Industry Sector
Friesstraße 20
60388 Frankfurt/Main
Deutschland
Tel. +49 69 797 81 00 0
Siemens AG Österreich
Industry Sector
Breitenfurter Straße 148
1231 Wien
Österreich
Tel. +43 517 073 2383
Die Informationen in diesem Dokument enthalten allgemeine Beschreibungen der technischen
Möglichkeiten, die im Einzelfall nicht immer vorliegen müssen. Die gewünschten Leistungsmerkmale
sind daher im Einzelfall bei Vertragsschluss festzulegen.
© Siemens Schweiz AG • Bestell-Nr. 0-92166-de • 10902
www.siemens.com/buildingtechnologies
Siemens SA
Industry Sector
20, rue des Peupliers
2328 Luxembourg/Hamm
Luxembourg
Tél. +352 43 843 900

Bedarfsgeregelte Lüftung

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