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Einregulierung von Lüftungsanlagen

Die korrekte Einregulierung von Lüftungsanlagen ist notwendig, um sicherzustellen, dass die Anlage wie geplant funktioniert und die gewünschten Volumenströme erreicht werden. Aus energetischer Sicht ist es erforderlich, nicht nur die geplanten Volumenströme in den einzelnen Teilen oder Räumen des Gebäudes zu erreichen, sondern ebenfalls eine ausgeglichene Massenstrombilanz zwischen Außen- und Fortluft sicherzustellen.

Volumenstrommessung

Grundvorrausetzung für eine korrekte Einregulierung der Lüftungsanlage ist eine hinreichend genaue Bestimmung der Volumenströme mit Hilfe von Messungen an den verschiedenen Stellen des Lüftungsnetzes. Bei kleinen Anlagen, wie sie in Einfamilienhäusern üblich sind, reicht es in der Regel die Volumenströme an den einzelnen Zu- und Abluftventilen zu messen und die gewünschten Werte einzustellen.

Es gibt verschiedene Methoden um den Volumenstrom an den Zu- und Abluftöffnungen zu bestimmen. In der Praxis kommen Methoden zum Einsatz, die zum Teil stark vereinfacht sind, um sie problemlos auf der Baustelle anwenden zu können. Gebräuchliche Methoden sind:

  • Differenzdruckmessung an Zu- und Abluftventilen und Volumenstrombestimmung nach Tabelle / Kennlinie des Herstellers.
  • Messung mittels Anemometers (Hitzdraht/Flügelrad), entweder im Kanal, vor dem Ventil oder mit Hilfe einer Haube/Düse über dem Ventil.
  • Messung mit dem Nulldruckkompensationsverfahren mit Haube über dem Ventil (z.B. Flowfinder Fa. Acin oder Airflow Diff Automatic)

Jede Messung ist mit einem gewissen Fehler behaftet, dem Messfehler. Um eine bestimmte Genauigkeit zu erreichen muss man sicherstellen, dass die Summe der Fehler kleiner als die gewünschte Genauigkeit ist. Grundsätzlich kann man zwischen zufälligen Fehlern, z.B. durch die Ungenauigkeit der Messgeräte, also der Messunsicherheit eines Messgerätes, und systematischen Fehlern, die durch die Beeinflussung der Messgröße durch das Messgerät auftreten, unterscheiden. Systematische Fehler können, wenn ihre Größe bekannt ist, korrigiert werden.

Es hat sich gezeigt, dass die Volumenstrombestimmung mittels Differenzdruckmessung am Ventil sehr fehleranfällig ist. Gründe hierfür sind zum einen Ungenauigkeiten bei der Bestimmung des Differenzdruckes aus der Handhabung der Messgeräte und zum anderen Fertigungstoleranzen der Ventile und Fehler bei der Bestimmung der Größe der eingestellten Öffnung, die dazu führen, dass der auf diese Weise bestimmte Wert für den Volumenstrom nicht dem tatsächlichen Volumenstrom entspricht. Bei der Messung mit Hilfe von Anemometern entstehen zusätzliche Strömungswiderstände durch die Messgeräte. Dies kann, besonders bei Kanalnetzen mit geringen Druckabfällen, zu systematischen Messfehlern führen, die zu der ohnehin vorhandenen Messunsicherheit des Messgerätes hinzukommen. Beachtet werden muss hierbei das Verhältnis des Druckverlustes am Ventil zum Druckverlust über das Anemometer samt Haube. Der gemessene Volumenstrom muss ggf. mit dem in der Beschreibung des Gerätes angegebenen Werten korrigiert werden.

Rechenbeispiel: Ein Ventil liefert bei 30Pa Druckverlust einen Volumenstrom von 25h³/h. Man misst den Volumenstrom nun mit einem Flügelanemometer mit Hilfe einer Haube. Beide zusammen erzeugen einen Druckverlust von 2,5Pa. Geht man von einem konstanten Vordruck im Kanal aus, dann fallen am Ventil noch 27,5Pa ab. Der Volumenstrom beträgt wegen des geringeren Druckabfalls am Ventil nun noch 23,91m³/h. Dieser wird gemessen. Der Messwert weicht somit durch die Beeinflussung des Anemometers um 4,36% vom wahren Wert des Volumenstromes ab. Dieser systematische Messfehler addiert sich zu der ohnehin vorhandenen Messunsicherheit des Messgerätes.

Besser geeignet zur Messung von Ventilen mit geringem Druckabfall sind Messgeräte mit Nulldruckkompensation. Diese besitzen einen eingebauten Ventilator, der dazu dient, den Strömungswiderstand des Messgerätes auszugleichen. Hierfür wird der Druck in der Haube des Messgerätes mit dem Umgebungsdruck abgeglichen → Nulldruckkompensation. Eine nachträgliche Korrektur des Messwertes ist nicht notwendig, da der Volumenstrom nicht durch das Messgerät beeinflusst wird. Aus diesem Grund ist besonders bei der Bestimmung von kleinen Volumenströmen in Kanalnetzen mit geringen Druckabfällen der Einsatz von Messgeräten mit Nulldruckkompensation zu empfehlen.

Zu beachten ist, dass die meisten Messgeräte für die Bestimmung kleiner Volumenströme, wie sie an einzelnen Zu- oder Abluftventilen in Passivhäusern vorkommen, nur bedingt geeignet sind, da die zu messenden Volumenströme sich am untersten Ende des Messbereiches der Geräte befinden. Die Messunsicherheit beträgt hier häufig weit mehr als 10% des Messwertes. Es ist in jedem Fall darauf zu achten, dass Messgeräte mit einem zum zu bestimmenden Volumenstrom passenden Messbereich verwendet werden.

Massenstrombilanz

Ziel bei der Einregulierung der Massenstrombilanz ist es, sicherzustellen, dass durch die Lüftungsanlage kein Unter- oder Überdruck im Gebäude erzeugt wird. Die Luftmasse im Gebäude soll gleich bleiben. Zu beachten ist, dass gleiche Volumenströme unterschiedlicher Temperaturen und/oder Luftfeuchten unterschiedlich viel Masse transportieren. Die Volumenstrombilanz, also die Summe aller Luftströme an der Bilanzgrenze (Durchtritt durch die luftdichte Ebene des Gebäudes), kann durch Messung des Volumenstromes direkt an den Außen- und Fortluftöffnungen bestimmt werden. Zu beachten ist, dass zur exakten Bestimmung der Massenstrombilanz noch zusätzlich die Luftfeuchte und die Lufttemperatur der einzelnen Volumenströme gemessen werden müssen. Der Massenstrom lässt sich dann mit der allgemeinen Gasgleichung aus dem Volumenstrom berechnen. Meistens wird allerdings auf die Bestimmung des Massenstromes verzichtet und vereinfachend der Volumenstrom zum Einregulieren der Lüftungsanlage verwendet. Dies führt allerdings zu einem zusätzlichen systematischen Fehler, wobei besonders Unterschiede zwischen Außen- und Fortlufttemperatur zu einem Fehler führen, siehe Tabelle. Der Einfluss der Luftfeuchte auf die Masse ist im zu erwartenden Bereich eher gering.

Temperaturdifferenz Zu-AbluftStrom in K Massenstrom Zuluft kg/h Massenstrom Fortluft kg/h Fehler %
0 10.91 10.91 0.00
1 10.91 10.87 0.34
2 10.91 10.84 0.68
3 10.91 10.80 1.01
4 10.91 10.76 1.35
5 10.91 10.73 1.68
6 10.91 10.69 2.01
7 10.91 10.65 2.33
8 10.91 10.62 2.66
9 10.91 10.58 2.98
10 10.91 10.55 3.30

Randbedingungen: Volumenstrom: je 100 m^3/h, Luftfeuchte je 50%, Luftdruck 1bar, Temperatur Zuluft 20°C

Für Passivhäuser wurde ein maximales ungleichgewicht von etwa 10% zwischen Zu- und Abluftmassenstrom als Ziel abgeleitet(siehe Werner, Johannes und Laidig, Matthias in: Arbeitskreis kostengünstige Passivhäuser, Protokollband Nr. 17, Passivhaus Institut, Oktober 1999) . Hieraus ergibt sich eine zulässige gesamte Messunsicherheit bei der Bestimmung des Zu- und Abluftmassenstromes von +/- 5%. Es ist also eine sehr exakte Bestimmung der Volumenströme, der Lufttemperatur und der Luftfeuchte notwendig. Auf die Bestimmung der Lufttemperatur und –feuchte darf nur verzichtet werden, wenn diese für Außen- und Fortluft gleich groß sind.

Eine Bestimmung der Volumenstrombilanz aus den Summen der Volumenströme an den einzelnen Zu- und Abluftventilen führt auf Grund der hohen Messunsicherheit der Einzelmessungen nur zu ungenauen Ergebnissen. Evtl. vorhandene Undichtigkeiten im Kanalnetz verschlechtern das Ergebnis noch weiter.

Eine hochwertige, selbsttätig wirksame Balanceregelung innerhalb des Lüftungsgerätes selbst, die auch den veränderlichen Druckverlust von Filtern ausgleichen kann, ist daher wünschenswert. Praxistaugliche Lösungen hierfür sind derzeit Gegenstand der Forschung. Ein interessanter Ansatz, die dafür erforderlichen Volumenstrommessungen preiswert und genau zu realisieren wurde von Prof. Strauß/Hochschule Bremen auf der Passivhaustagung vorgestellt (Airswitcher).

Bislang marktgängige Geräte arbeiten mit kennlinienbasierter Volumenstrombestimmung (Lüftungsanlagen mit Automatischer Volumenstrombalance) durch Drehzahl und Leistungsaufnahme der Ventilatoren, was mit begrenzter Genauigkeit einhergeht.

Siehe auch

planung/haustechnik/lueftung/einregulierung_von_lueftungsanlagen.txt · Zuletzt geändert: 2018/09/03 12:52 von cblagojevic