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KOBRA - Dokumentenserver der Universität Kassel  → Fachbereiche  → FB 06 / asl - Architektur, Stadtplanung, Landschaftsplanung  → Fachgebiete Architektur  → Technische Gebäudeausrüstung  → Dissertationen 

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http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:hebis:34-2018072655899

Titel: Entwicklung von Anlagenkonzepten zur Volumenstromregelung mit dezentralen Ventilatoren in zentralen Lüftungsanlagen
Autor(en): Klimmt, Tobias
Schlagworte (SWD): LüftungsanlageVentilatorEnergieeffizienz
Klassifikation (DDC): 620 - Ingenieurwissenschaften (Engineering and allied operations)
Erscheinungsdatum: 26-Jul-2018
Zusammenfassung: Eine mechanische Lüftungsanlage zur bedarfsgerechten Lüftung besteht in der Regel aus einem Zentralgerät und einem Kanalnetz. Im Zentralgerät wird die Luft aufbereitet und die Druckdifferenz für die Luftförderung mittels Zentralventilatoren erzeugt. Für die bedarfsgerechte Verteilung der Luft sind im Kanalnetz Volumenstromregler (VSR-System) angeordnet. Volumenstromregler drosseln einzelne Stränge gezielt ab, um den Luftvolumenstrom anzupassen. Diese Drosselungen sind energetisch ungünstig und sollten vermieden werden. Die Dissertation untersucht die Vermeidung dieser Drosselungen durch den Einsatz von dezentralen Ventilatoren in zentralen RLT-Anlagen zur bedarfsgerechten Luftförderung. Dabei wird die Druckdifferenz zur Luftförderung durch die dezentralen Ventilatoren an dem Ort und in der Höhe erzeugt, wie sie erforderlich ist. Auf Drosselorgane wie Volumenstromregler wird im Dezentrale-Ventilatoren-System (dVt-System) verzichtet. Bei den Untersuchungen wird ein Vergleich hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise mit dem VSR-System durchgeführt. Des Weiteren werden konkrete anlagentechnische Umsetzungen erstellt und ihre Einsatzrandbedingungen untersucht. Außerdem wird auf die strömungstechnischen Besonderheiten im dVt-System eingegangen, welche durch die parallele Anordnung der dezentralen Ventilatoren im Kanalnetz entstehen. Hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise unterscheiden sich die Systeme unter anderem durch den Druckverlauf im Kanalnetz, so entstehen im dVt-System neue Druckbereiche mit Konsequenzen für die Leckagen. Im dVt-System muss unter hygienischen Gesichtspunkten stark verunreinigte Abluft (ETA 3 -> Toilettenabluft) über ein gesondertes Kanalnetz abgeführt werden. Aufgrund geringerer absoluter Drücke im Kanalnetz entstehen im dVt-System geringere Leckagevolumenströme und dadurch energetische Vorteile gegenüber dem VSR-System. Aus der Arbeit resultieren vier konkrete anlagentechnische Umsetzungen des dVt-Systems mit unterschiedlichem Komponentenaufwand, welche bereits mit heutigen Standardkomponenten umsetzbar sind. Dabei handelt es sich um zwei Einzelraumversorgungen und zwei Raumgruppenversorgungen. Bei den Einzelraumversorgungen verfügt jeder Raum über einen dezentralen Zuluftventilator. Wird die Abluft der Einzelräume über einen gemeinsamen dezentralen Abluftventilator abgeführt, reduziert sich die Anzahl der dezentralen Ventilatoren wodurch sich die Investitionskosten verringern. Es sollte aber darauf geachtet werden, dass die Räume gleiche Nutzungen aufweisen um Disbalancen zwischen Zu- und Abluftvolumenstrom der Einzelräume zu vermeiden. Die Investitionskosten des dVt-Systems können weiter reduziert werden, indem die Räume auch zuluftseitig zu einer Raumgruppe zusammengefasst (Raumgruppenversorgung) und von einem gemeinsamen dezentralen Zuluftventilator versorgt werden. Hier kann der Zuluftvolumenstrom prinzipiell nicht mehr raumweise angepasst werden und es kommt zur Überlüftung einzelner Räume. Je ähnlicher die Belegungszustände der Räume, desto geringer sind die Überlüftungen. Die parallelen Ventilatoren im Kanalnetz des dVt-Systems beeinflussen sich aufgrund gemeinsam genutzter Kanalabschnitte gegenseitig, so dass die dezentralen Ventilatoren keine einfache quadratische Betriebskennlinie, sondern einen Betriebsbereich aufweisen. Der aktuelle Betriebspunkt eines Ventilators ist abhängig von den Teillastzuständen aller anderen Ventilatoren. Aus dieser gegenseitigen Beeinflussung können Fehlströmungen entstehen. Fehlströmungen sind vorhanden wenn ein Ventilator entgegen seiner konventionellen Strömungsrichtung überströmt wird und müssen aus hygienischen Gründen verhindert werden. Durch die Regelung der dezentralen Ventilatoren über den Abgleich von Soll- und Istvolumenstrom werden Fehlströmungen im Betrieb automatisch verhindert. Bei Nichtbetrieb von einzelnen dezentralen Ventilatoren müssen Klappen den entsprechenden Kanalabschnitt absperren. Außerdem entstehen durch die gegenseitige Beeinflussung der dezentralen Ventilatoren Einschränkungen für den Einsatz von Ventilatoren mit instabilen Kennlinien (Axialventilatoren). Diese sollten nur für eine Konstant-Volumenstromversorgung oder als Zentralventilatoren bzw. bei weitgehend sternförmigen Aufbau des Kanalnetzes ab dem Vordrucksensor eingesetzt werden. Als Fazit wird festgestellt, dass das dVt-System eine praxistaugliche Alternative zum VSR-System bildet. Auf die Besonderheiten kann planerisch reagiert werden.
URI: urn:nbn:de:hebis:34-2018072655899
Sammlung(en):Dissertationen

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