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Untersuchungsmethoden

Der in Abbildung 1 gezeigte Grundriss wurde verallgemeinert. Der Einfachheit halber wurde nur jeweils eine Überströmung von Zu- bzw. Abluftraum simuliert. Die Geometrie und die angenommenen Randbedingungen sollen einen realistischen, aber in Bezug auf mögliche Kurzschluss-Strömungen, ungünstigen Fall darstellen (Abbildung 2, links). Für den Referenzfall wurde nur der Wärmeeintrag einer Person modelliert. Die Innenräume wurden als quasi adiabat, die einzige Außenwand und das zugehörige Fenster wurden in Passivhaus-Qualität (0,1 bzw. 0,6 W/(m²K), respektive) bei einer Außentemperatur von ca. 8 °C angenommen.

Abbildung 2:
Skizze der Geometrie des Referenzmodells (links)
und 3D-Skizze der Zargenüberströmlösung (rechts).


Die Überströmöffnungen wurden entweder als einfacher 80 cm x 1 cm großer Spalt zwischen Tür und Boden, oder als Spalt zwischen Zarge und Türsturz (Abbildung 2, rechts) modelliert. Der überströmende Luftvolumenstrom betrug 30 m³/h, sodass sich bei idealer Durchmischung eine CO2-Konzentration von 1000 ppm im Wohnzimmer einstellen würde.

Um das CFD-Modell zu validieren, wurde in einer PASSYS-Testzelle [Hahne and Pfluger 1996] eine dem Simulationsmodell ähnliche Situation geschaffen. Diese Testzelle wurde zum Testen von Fassadenkomponenten unter kontrollierbaren Randbedingungen entwickelt und eignete sich daher sehr gut um die gewünschten Untersuchungsbedingungen herzustellen. Mit Gipskartonplatten wurde der Gangbereich mit den beiden gegenüberliegenden Überströmöffnungen nachgebildet. Der restliche Raum bildete das Wohnzimmer mit Fensterfront. Die Außenbedingungen (Temperatur, Wind) vor dem Fenster wurden mit einer sogenannten Cold-Box eingestellt. Der Luftaustauschwirkungsgrad εa wurde mit Hilfe der „Step-up“ bzw. „Step-down“ Methode mit CO2 als Tracergas gemessen. Er ist eine dimensionslose Kenngröße für die Effizienz, mit der Schadstoffe aus dem Raum geführt werden und kann Werte zwischen 0 (volle Kurzschlussströmung) und 1 (Kolbenströmung) annehmen. Ein Wert von 0,5 entspricht einer vollständigen Luftdurchmischung im Raum, und ist daher, der für eine Wohnraumlüftung realistisch anzustrebende Wert. Ein Vergleich zwischen gemessenen und simulierten Luftaustauschwirkungsgrad ist in Abbildung 3 dargestellt.

Abbildung 3:
Vergleich der CFD-Simulationsergebnisse und der Messungen für den Testraum in Abhängigkeit
der Temperaturdifferenz zwischen Überströmluft und Wohnzimmerluft.


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