Experimentelle Untersuchungen des Einflusses eines variablen Luftwechsels auf Schadstoffkonzentration, Energieverbrauch und Behaglichkeit in einer Versuchswohnung:
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Seite
1. Einleitung 1
2. Allgemeines 2
2.1. Behaglichkeit 2
2.1.1. Wärmeregulierung und Wärmebedarf des Menschen 2
2.1.2. Aktivitätsgrad 2
2.1.3. Bekleidung 4
2.1.4. Raumluft und Umschließungsflächentemperatur 5
2.1.5. Luftbewegung und Zugerscheinung 7
2.1.6. Relative Luftfeuchtigkeit 10
2.1.7. Behaglichkeitsgleichung 10
2.2. Energiebedarf 13
2.2.1. Wärmeschutz 13
2.2.2. Wärmebedarfsrechnung 14
2.3. Schadstoffe 16
2.3.1. Kohlendioxid 16
2.3.1.1. Kohlendioxid in der Raumluft und seine Auswirkung auf
den Menschen 17
2.3.1.2. Kohlendioxidgehalt in der Außenluft 19
2.3.2. Zigarettenrauch 20
2.3.2.1. Kohlenmonoxid 20
2.3.2.2. Stickoxide 21
2.3.2.3. Ammoniak 21
2.3.2.4. Formaldehyd 21
2.3.2.5. Gesundheitliche Beeinträchtigung durch Zigarettenrauch 21
2.3.2.6. Geruchsbeeinträchtigung der Raumluft durch Zigarettenrauch 22
2.3.3. Radon und seine Folgeprodukte 24
2.3.2.1. Auftreten von Radon und seinen Folgeprodukten 26
2.3.3.2. Strahlung und Strahlungseinheiten 26
2.3.3.3. Strahlenbelastung durch Radon 28
3. Versuchsdurchführung, Meßwertaufnahme
und Verarbeitung 29
3.1. Versuchswohnung 29
3.1.1. Warmwasser Konvektorheizung 30
3.1.2. Luftheizung 30
3.1.3. Kombination Warmwasserkonvektor mit mechanischer
Be und Entlüftung 31
3.2. Meßtechnischer Aufbau und Meßgeräte 32
3.2.1. Temperaturmessung 32
3.2.2. Feuchtemessung 33
3.2.3. Volumenstrommessung 33
3.2.4. Wetterstation 33
3.2.5. Wärmemengenzähler 33
3.2.6. Wassermengenmessung 33
3.2.7. Kilowattstundenzähler für elektrische Verbraucher 34
3.2.8. Differenzdruckmessung 34
3.2.9. Behaglichkeitsmessung 34
3.2.9.1. Raumklimakomponentenmessung 34
3.2.9.2. Behaglichkeitsfühler 35
3.2.10. Schadstoffmessung 36
3.2.10.1. Meßmethode für die Schadgase 36
3.2.10.2. Meßmethode für die Alpha Strahlung 37
3.3. Behaglichkeitsmessung 39
3.3.1. Messung der Behaglichkeitskomponenten 39
3.3.2. Auswertung der Behaglichkeitsmessung 39
3.4. Energieverbrauchsmessung 39
3.4.1. Der Wärmebedarf der Wohnung 40
3.4.2. Energiemessung 40
3.4.3. Berechnung der Energieströme 41
3.4.3.1. Gesamtwohnung 41
3.4.3.2. Wohnzimmer 41
3.4.3.3. Lüftungsschrank 42
3.4.3.4. Berechnung der physikalischen Größen 44
3.5. Schadstoffmessung 47
3.5.1. Messungen mit Kohlendioxid 47
3.5.2. Messungen mit Zigarettenrauch 48
3.5.2.1. Abrauchanlage 49
3.5.2.2. Durchführung 50
3.5.3. Messung von Radon 51
3.5.4. Prüfung von Schadstoff Meßgeräten für die Eignung
zur Regelung einer Wohnungslüftung 51
3.5.4.1. Meßprinzip der C02 Meßgeräte 52
3.5.4.2. Meßprinzip des Mischgassensors 52
3.5.4.3. Durchführung 52
3.5.4.5. Kohlendioxidkonzentrationsmessung bei Anwesenheit
von Personen im Wohnzimmer 53
3.5.4.6. Berechnung der Schadstoffkonzentration 53
4. Darstellung und Interpretation der
Ergebnisse 57
4.1. Behaglichkeitsmessung 57
4.1.1. Der Behaglichkeitsindex und der Grad der Unzufriedenheit 57
4.1.1.1. Ergebnisse für die Konvektorheizung mit Fensterlüftung 57
4.1.1.2. Ergebnisse für die Konvektorheizung mit mechanischer Lüftung 58
4.1.1.3. Ergebnisse für die Luftheizung und mechanischer Lüftung 59
4.1.2. Auswirkung der Klimakomponenten 60
4.1.2.1. Temperaturprofil 60
4.1.2.2. Strahlungstemperatur und Wandoberflächentemperatur 68
4.1.2.3. Luftgeschwindigkeit und Verteilung 70
4.1.3. Behaglichkeit in Abhängigkeit der verschiedenen Räume 73
4.1.4. Diskussion der Ergebnisse 73
4.2. Energieverbrauch 74
4.2.1. Energieverbrauch für ausgewählte Zeiträume 74
4.2.2. Verluste in der Energieübertragung 77
4.2.3. Vergleich der Simulationsrechnung mit den Meßergebnissen 78
4.2.4. Vergleich des Energieverbrauchs für die drei Betriebsweisen 80
4.2.5. Energieverteilung im Lüftungsschrank und Auswirkung
des Umluftanteils 85
4.2.6. Diskussion der Ergebnisse 87
4.3. Schadstoffmessung 88
4.3.1. Kohlendioxid 88
4.3.1.1. Kohlendioxidverteilung bei natürlichem Luftwechel 88
4.3.1.2. Kohlendioxidverteilung mit mechanischer Belüftung
und kleinem Luftwechsel 90
4.3.1.3. Kohlendioxidverteilung mit mechanischer Belüftung
und großem Luftwechsel 93
4.3.1.4. Kohlendioxidverteilung bei laufender Lüftung mit
großem Luftwechsel und gleichzeitiger CO2 Zufuhr 95
4.3.1.5. Diskussion der Ergebnisse 97
4.3.1.6. Schadstoffabbau in Abhängigkeit von der Lüftungsart und
dem Luftwechsel 98
4.3.1.6.1. Kohlendioxidkonzentrationsverlauf bei natürlicher Lüftung 98
4.3.1.6.2. Kohlendioxidkonzentrationsverlauf bei natürlicher Lüftung
mit Fensterkippen 98
4.3.1.6.3. Kohlendioxidkonzentrationsverlauf bei natürlicher Lüftung
mit Fensteröffnen 100
4.3.1.6.4. Kohlendioxidkonzentrationsverlauf bei Zwangslüftung mit
kleiner Luftwechselrate 101
4.3.1.6.5. Kohlendioxidkonzentrationsverlauf bei Zwangslüftung mit
großer Luftwechselrate 103
4.3.1.6.6. Diskussion der Ergebnisse 104
4.3.1.7. Konzentrationsverteilung in Abhängigkeit vom Umluftanteil 106
4.3.1.7.1. Kohlendioxidverteilung mit kleinem Luftwechsel in
Abhängigkeit vom Umluftanteil 106
4.3.1.7.2. Kohlendioxidverteilung mit großem Luftwechsel in
Abhängigkeit vom Umluftanteil 109
4.3.1.7.3. Diskussion der Ergebnisse 115
4.3.1.8. Prüfung von C02 Meßgeräten für die Eignung zur Regelung
einer Wohnungslüftung 116
4.3.1.9. Kohlendioxidkonzentrationsmessung bei Anwesenheit von
Personen im Wohnzimmer 121
4.3.2. Schadstoffe infolge von Zigarettenrauch 123
4.3.2.1. Außenluftkonzentration 123
4.3.2.2. Konzentrationsverteilung im Raum 123
4.3.2.3. Schadstoffabbau in Abhängigkeit der Lüftungsart 124
4.3.2.3.1. Schadstoffabbau mit Fensterkippen 124
4.3.2.3.2. Schadstoffabbau mit Fensteröffnen 126
4.3.2.3.3. Schadstoffabbau mit kleiner Luftwechselrate 127
4.3.2.3.4. Schadstoffabbau mit großer Luftwechselrate 129
4.3.2.4. Diskussion der Ergebnisse 131
4.3.2.5. Prüfung von Mischgasfühlern für die Eignung zur Regelung
einer Wohnungslüftung 134
4.3.3. Radon 138
4.3.3.1. Außenluftkonzentration 138
4.3.3.2. Natürliche Aktivitätskonzentration in der Wohnung bei
einem Luftwechsel von 0,88 h1 138
4.3.3.3. Natürliche Aktivitätskonzentration in der Wohnung bei
einem Luftwechsel von 1,66 Ir1 139
4.3.3.4. Konzentration ohne mechanische Lüftung 140
4.3.3.5. Konzentrationsverlauf mit künstlicher Strahlungserhöhung
bei LWZ = 0,88 h1 140
4.3.3.6. Konzentrationsverlauf nach künstlicher Strahlungserhöhung
bei LWZ = 1,66 h1 141
4.3.3.7. Konzentrationsverlauf nach künstlicher Strahlungs und
Aerosolkonzentrationserhöhung bei einem Luftwechsel
von LWZ = 0,88 h1 142
4.3.4. Diskussion der Ergebnisse 143
5. Diskussion der Ergebnisse 146
6. Anforderungen und Auslegungen einer Luftungsanlage
anhand der in den Versuchen gewonnenen Daten 147
6.1. Anforderungen an das Lüftungssystem 147
6.2. Auslegung des Lüftungssystems mit variablem Luftwechsel 147
6.3. Der variable Luftwechsel 150
6.4. Kostenvergleich der verschiedenen Betriebsarten 151
7. Zusammenfassung 153
8. Literaturverzeichnis 155
9. Anhang 158
9.1. Energiebedarfsrechnung 159
9.2. Behaglichkeitsverläufe 163
9.3. Volumenstromeinstellung 171
9.4. Energiebedarf 173
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