Gepulste Zuluft

 

Einsatz von gepulsten Zuluftstrahlen zur Steigerung der Lüftungseffektivität und des thermischen Komforts und zur Senkung des Primärenergiebedarfs

Laufzeit: 2,5 Jahre

Start: 11/2018

Ende: 04/2021

Projektpartner:

  • TU Berlin, Hermann-Rietschel-Institut

Projektträger: Forschungsvereinigung für Luft- und Trocknungstechnik (FLT) e.V.

Fördergeber: BMWi - Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie

IGF-Vorhaben: 20399 N

 
  BMWi Urheberrecht: BMWi
 
  simulation Urheberrecht: TU Berlin

Die Menschen in den Industrieländern halten sich oft mehr als 18 h/Tag in Innenräumen auf. Zur Abfuhr von stofflichen und thermischen Lasten werden im Zuge der Dichtigkeitsforderungen gemäß aktueller EnEV 2014 zunehmend maschinelle Lüftungsanlagen verwendet. Die Auswahl und Platzierung von Luftauslässen, sowie die Auslegung des Zuluftvolumenstroms und der Zulufttemperatur richtet sich nach der maximalen Raumbelegung. Ist der Raum nicht voll belegt, so kann der Zuluftvolumenstrom bei gleichbleibender Temperaturdifferenz zwischen Raumluft und Zuluft verringert werden. Dies würde zu einer veränderten und unter Umständen unbehaglichen Raumluftströmung führen. Aus diesem Grund muss die Zulufttemperatur angehoben werden und der Volumenstrom nahezu unverändert bleiben, um das Mischlüftungsprinzip aufrechtzuhalten. Dieser Betriebszustand kann zu einem unnötig erhöhten Verbrauch von Hilfsenergie (Ventilatorleistung) führen. Bei Teillast bietet die Verwendung von gepulsten Zuluftstrahlen entsprechend ein gesteigertes Potential. Dabei wird ein Zuluftdurchlass intstationär, d.h. mit zeitlich variablem Volumenstrom, betrieben. Das kann entweder pulsierend, also mit Zeitabschnitt ohne Volumenstrom, oder aber auch mit anderen Verläufen wie z.B. einer Sinus-Funktion geschehen.

Im Rahmen des Vorhabens werden Grundlagen für die Auslegung instationär betriebener Luftverteilungssysteme geschaffen. Dabei werden Fragestellungen zur Bewertung des thermischen Komforts beantwortet und neue Ansätze zur strömungstechnischen Auslegung der Lüftungssysteme mithilfe von Strahlgesetzen erarbeitet. Es wird das Energieeinsparpotential im Hilfsenergiebedarf ermittelt, das bei der Bewertung dieses Verfahrens in der Planung berücksichtigt werden kann.

Bei instationär betriebenen Lüftungssystemen sind die Einflussfaktoren und Effekte im Raum vielfältig und damit schwer vorhersagbar. Daher ist es für Bauherren, Investoren, Architekten und Fachplaner sehr schwierig, den wirtschaftlichen Nutzen gegenüber den unbekannten Auswirkungen abzuschätzen. Dies ist allerdings eine wichtige Voraussetzung, damit sich eine neue Technik am Markt durchsetzen kann. Die bei dynamisch betriebenen Lüftungssystemen entstehenden Raumluftströmungen werden in diesem Forschungsvorhaben erstmals auf eine wissenschaftlich fundierte und physikalisch beschreibbare Grundlage gestellt. Die zu entwickelnden Bewertungsmodelle für Behaglichkeit, Lüftungseffektivität und zum Energieaufwand tragen zur Planbarkeit bei und legen den Grundstein für den Einsatz in der Praxis. Daher sind die wirtschaftlichen Erfolgsaussichten nach Projektende als hoch einzustufen.