Grundlagen der Lüftungs- und Klimatechnik: Kennwerte und Regelung

Grundbegriffe der Luftströmung und Klimatechnik

Aktuell: x Einheiten / Menge Sendezeit bzw. Luftdurchsatz.

Luftstrahl (Chorro de aire):

• Isotherm: Strahl- und Umgebungstemperatur sind identisch ($T_{Strahl} = T_{amb}$).
• Nicht isotherm: Zulufttemperatur unterscheidet sich von der Umgebungstemperatur ($T_{Zuluft} \neq T_{amb}$).

Geschwindigkeiten und Temperaturdifferenzen

• Effektive Ausblasgeschwindigkeit ($V_{effektiv}$): Durchschnittliche Geschwindigkeit direkt am Düsenaustritt bzw. am Ausblasgitter.
• Restgeschwindigkeit ($V_{residual}$): Luftgeschwindigkeit bei Erreichen des besetzten Aufenthaltsbereichs (normalisierter Wert).
• Temperaturdifferenz der Zuluft ($ΔT_{imp}$): Unterschied zwischen Zulufttemperatur und Raumumgebungstemperatur ($T_{amb} - T_{imp}$).
• Temperaturdifferenz im Aufenthaltsbereich: Temperatur bei Erreichen des besetzten Bereichs abzüglich der Raumumgebungstemperatur ($T_{Aufenthalt} - T_{amb}$).
• Temperaturkoeffizient ($t^a$): Verhältnis der Temperaturdifferenzen ($\Delta T_{amb} / \Delta T_{imp}$).

Luftstrahl, Mischdurchfluss und Coanda-Effekt

• Gemischter Durchfluss (Gesamtvolumenstrom): Zuluftvolumenstrom plus induzierter Volumenstrom ($Q_{imp} + Q_{induz}$).
• Induktionsindex: Verhältnis des Gesamtvolumenstroms zum Zuluftvolumenstrom: $$(Q_{imp} + Q_{induz}) / Q_{imp}$$
• Coanda-Effekt: Tritt auf, wenn sich ein Luftstrahl entlang einer Decke oder eines Bodens anlegt und an der Oberfläche haftet.
• Kritischer Radius: Reichweite des Strahls bis zu dem Abreißpunkt, an dem der Strahl von der Oberfläche nach unten abfällt.

Akustische Kennwerte und Luftwechselberechnung

• Anzahl der Luftwechsel ($N$): Berechnet sich aus dem Zuluftvolumenstrom geteilt durch das Raumvolumen: $$N = \frac{Q_{imp}}{V_{Raum}}$$
• Schallleistungspegel ($L_W$ / Potencia sonora): Gemessen im Labor bzw. Akustikprüfstand (reflexionsarmer/schalltoter Raum, NPS).
• Schalldruckpegel ($L_p$ / Presión sonora): Im Raum gemessener Schalldruckpegel (NPS minus Raumdämpfung).
• Berechnungsbeispiel Luftwechsel: 4 Gitter $\times$ Ausblaswert (aus Datentabelle) = Gesamtvolumenstrom; Gesamtvolumenstrom / Raumvolumen = Luftwechselrate.

Lineare Schlitzdurchlässe

Lineare Diffusoren: Auslegung von $100\,\text{m}^3/\text{h}$ pro laufendem Meter Schlitzbreite.
Berechnungsbeispiel: $2100\,\text{m}^3/\text{h} / 7\,\text{m} = 300\,\text{m}^3/\text{h}$ pro Meter $\rightarrow 300 / 100 = 3\text{ Schlitze/Gitter}$.

Steuerungs- und Regelungstechnik in RLT-Anlagen

Regelgrößen und Reglerfunktion

• Regelgröße (Variable): Raumtemperatur ($T_{amb}$), die geregelt werden soll.
• Istwert (Mittelwert): Tatsächlich gemessener Wert der Regelgröße und deren Eigenschaften.
• Regelabweichung (Sollwertabweichung): Differenz zwischen Messwert und Führungsgröße ($V_{mean} - \text{Sollwert/Consigna}$).
• Regler (Controller): Baugruppe, die anhand des Vergleichs von Sollwert und Istwert Stellsignale berechnet.

Signale und Sensoren

• Eingangssignale:
  • Digital (Schaltkontakte/Rückmeldungen)
  • Analog (Messwerte)
  • Impuls (Zähler/Verbrauchsmessung)
• Ausgangssignale:
  • Digital (Schütz- und Relaissteuerung)
  • Analog ($0\text{--}10\,\text{V}$ Stetigregelung)
• Fühler und Sonden:
  • Passiv: Temperaturfühler.
  • Aktiv: Relative Luftfeuchtigkeit (r. F.), Taupunkt, Luftgeschwindigkeit, Heißluft-/Strömungssensoren, kombinierte Temperatur- und Feuchtefühler.
• Stellglieder (Elemente der Steuerung): 3-Wege-Ventil für Misch- oder Verteilbetrieb.

Luftführungssysteme und Raumströmungsformen

Verdrängungsströmung (Quelllüftung)

Verdrängt thermische Lasten des Raums nach oben; arbeitet mit geringen Zuluftgeschwindigkeiten und niedriger Untertemperatur ($\pm 5\,^\circ\text{C}$).
Einsatzgebiet: Mikroklimatisierung in Kinos, Theatern mit niedriger Zulufttemperatur ($\pm 5\,^\circ\text{C}$).

Mischlüftung

Basiert auf Impulsaustausch mittels Tangential-, Freistrahl- oder Dralldurchlässen unter Ausnutzung des Coanda-Effekts. Durch hohe Induktion wird Raumluft beigemischt, um eine gleichmäßige Konvektionsströmung im besetzten Bereich zu erreichen.

• Tangentialauslässe: Diffusoren und Wandgitter.
• Drallauslässe (Drall/Dreh): Höchste Induktion und beste Durchmischung.
• Weitwurfdüsen (Jet): Für große Hallen und hohe Räume.

Zusatzberechnung: $$\frac{0{,}35 \cdot 0{,}3 \cdot 1{,}5}{0{,}3}$$