DE102008061087B4 - Process and device arrangement for the acquisition and evaluation of indoor climate data - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Erfassung und Auswertung von Raumklimadaten, mit folgenden Schritten:- Messung einer ersten Feuchte und einer ersten Temperatur an einem Neutralpunkt eines Raumes;- Bestimmung eines ersten Taupunkts τtheoam Neutralpunkt aus der ersten Feuchte und der ersten Temperatur;- Messung einer zweiten Feuchte und einer zweiten Temperatur an einem Kaltpunkt des Raumes;- Bestimmung eines zweiten Taupunkts τcoldam Kaltpunkt aus der zweiten Feuchte und der zweiten Temperatur;- Vergleich des ersten Taupunkts τtheomit dem zweiten Taupunkt τcold; und- Bewertung des Raumklimas auf der Grundlage des Vergleichs der beiden Taupunkte τtheound τcold.Method for recording and evaluating indoor climate data, with the following steps: - Measurement of a first humidity and a first temperature at a neutral point of a room; - Determination of a first dew point τtheo at the neutral point from the first humidity and the first temperature; second temperature at a cold point in the room; determination of a second dew point τ cold at the cold point from the second humidity and the second temperature; comparison of the first dew point τ theom with the second dew point τ cold; and evaluation of the indoor climate based on the comparison of the two dew points τtheound τcold.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung und Auswertung von Raumklimadaten. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtungsanordnung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.The invention relates to a method for acquiring and evaluating room climate data. The invention also relates to a device arrangement for carrying out such a method.
Moderne und modernisierte Bausubstanz leidet häufig unter zu geringen Luftwechseln. Das Raumklima kann sich wegen moderner Dämmung schnell zu feucht gestalten. CO2-Anreicherung durch Atemluft führt dann wegen verminderter Behaglichkeit häufig zu Dauerkippstellung der Fenster und permanenter Ablüftung. Klassische und unsanierte Bausubstanz leidet hingegen häufig an stärkeren Temperaturkontrasten zwischen der Innenraumluft und den inneren Raumbegrenzungsflächen (Innenoberflächen der Raumwände, insbesondere der Außenwände). In beiden Fällen ergibt sich ein Potential für stark erhöhte Feuchte und ggf. Kondenswasserbildung an so genannten Kaltpunkten innerhalb der Wohnumgebung.Modern and modernized buildings often suffer from insufficient air changes. The room climate can quickly become too humid due to modern insulation. CO 2 enrichment through breathing air then often leads to permanent tilting of the windows and permanent ventilation due to reduced comfort. Classic and unrenovated building fabric, on the other hand, often suffers from stronger temperature contrasts between the indoor air and the inner room boundary surfaces (inner surfaces of the room walls, especially the outer walls). In both cases there is a potential for strongly increased humidity and possibly condensation at so-called cold points within the living environment.
Bei längerfristiger Temperierung der Kaltpunkte nahe oder bis unterhalb des Taupunktes ergibt sich die Gefahr der Schimmelbildung. Diese Gefahr erhöht sich, wenn durch kontinuierlich zu geringe Beheizung die Raumtemperatur dauerhaft unter 18 °C liegt.With long-term temperature control of the cold points close to or below the dew point, there is a risk of mold formation. This risk increases if the room temperature is permanently below 18 ° C due to continuously insufficient heating.
In der beigefügten
In vielen Fällen besteht ein konkreter Klärungsbedarf, ob und zu welchen Anteilen aufgetretene Schimmelbelastung als alleiniges Resultat unzureichend sanierter oder schadhafter Bausubstanz auf der einen Seite und/oder nicht angepassten Heizverhaltens der Wohnungsnutzer an den energetischen Zustand des Gebäudes auf der anderen Seite anzusehen ist. Entsprechende Beurteilungen sind in aller Regel nicht oder nicht eindeutig mit einer einzelnen Feuchtemessung an einem beliebigen Punkt möglich, sondern müssen sich mindestens auf den zeitlichen Verlauf von mittlerer Feuchte und Temperatur sowie auf Wärmesenken der Wohnraumumgebung beziehen.In many cases, there is a specific need for clarification as to whether and to what extent mold pollution is the sole result of insufficiently renovated or damaged building fabric on the one hand and / or the heating behavior of the apartment users not adapted to the energetic state of the building on the other. Corresponding assessments are usually not or not clearly possible with a single humidity measurement at any point, but must at least refer to the temporal course of mean humidity and temperature as well as to heat sinks in the living space.
Aus der
Die
Die
Die
Aufgabe der Erfindung ist es, eine aussagekräftige Bewertung eines Raumklimas in einer Wohnumgebung zu ermöglichen.The object of the invention is to enable a meaningful assessment of a room climate in a living environment.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Erfassung und Auswertung von Raumklimadaten mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine zur Durchführung des Verfahrens eingerichtete Vorrichtungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtungsanordnung ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved by a method for recording and evaluating indoor climate data with the features of claim 1 and by a device arrangement set up to carry out the method with the features of
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst in seiner allgemeinsten Form folgende Schritte:
- - Messung einer ersten Feuchte und einer ersten Temperatur an einem Neutralpunkt eines Raumes;
- - Bestimmung eines ersten Taupunkts τtheo am Neutralpunkt aus der ersten Feuchte und der ersten Temperatur;
- - Messung einer zweiten Feuchte und einer zweiten Temperatur an einem Kaltpunkt des Raumes;
- - Bestimmung eines zweiten Taupunkts τcold am Kaltpunkt aus der zweiten Feuchte und der zweiten Temperatur;
- - Vergleich des ersten Taupunkts τtheo mit dem zweiten Taupunkt τcold; und
- - Bewertung des Raumklimas auf der Grundlage des Vergleichs der beiden Taupunkte τtheo und τcold.
- - Measurement of a first humidity and a first temperature at a neutral point of a room;
- - Determination of a first dew point τ theo at the neutral point from the first humidity and the first temperature;
- - Measurement of a second humidity and a second temperature at a cold point in the room;
- - Determination of a second dew point τ cold at the cold point from the second humidity and the second temperature;
- - Comparison of the first dew point τ theo with the second dew point τ cold ; and
- - Evaluation of the indoor climate based on the comparison of the two dew points τ theo and τ cold .
Die auf der Grundlage der Taupunktbestimmungen und -vergleiche erhaltenen Raumklimadaten können dokumentiert und einer Auswertung zugeführt werden, die über einen längeren Zeitraum eine objektive Bewertung des Raumklimas hinsichtlich der räumlichen Verteilung der Temperatur und Feuchte sowie der dadurch bedingten möglichen Auswirkungen, insbesondere der Gefahr der Kondenswasser- und Schimmelpilzbildung an Begrenzungsflächen und Kaltpunkten, ermöglicht.The indoor climate data obtained on the basis of the dew point determinations and comparisons can be documented and submitted to an evaluation, which over a longer period of time provides an objective assessment of the indoor climate with regard to the spatial distribution of temperature and humidity as well as the possible effects caused by this, in particular the risk of condensation and mold formation on boundary surfaces and cold spots.
Solche Rückschlüsse sind prinzipiell nicht möglich durch Temperatur- und Feuchtemessungen ausschließlich an einem Neutralpunkt. Entsprechendes ist nur begrenzt möglich durch die alleinige Messung einer Feuchte und einer Temperatur unmittelbar an einem Kaltpunkt. In diesem Fall fehlt eine gesicherte Kenntnis der mittleren Raumtemperatur und Raumfeuchte, d.h. die Quelle bzw. Ursache der Feuchte ließe sich nicht eindeutig qualifizieren und quantifizieren: sie könnte vom Mauerwerk selbst oder aber von besonders warm-feuchter Raumluft herrühren.In principle, such conclusions are not possible through temperature and humidity measurements exclusively at a neutral point. This is only possible to a limited extent through the sole measurement of a humidity and a temperature directly at a cold point. In this case, there is no reliable knowledge of the mean room temperature and room humidity, i.e. the source or cause of the humidity cannot be clearly qualified and quantified: it could come from the masonry itself or from particularly warm and humid room air.
Die vorliegende Erfindung umfasst dagegen eine kombinierte spezifische Zusammenstellung, Anordnung und verfahrenstechnische Auswertung von Feuchte- und Temperatursensoren sowie Vorschläge für deren Integration in handelsübliche Messtechnik.The present invention, on the other hand, comprises a combined specific compilation, arrangement and procedural evaluation of humidity and temperature sensors as well as proposals for their integration into commercially available measurement technology.
Gegenstand der Erfindung ist deshalb auch eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtete Vorrichtungsanordnung. Die erfindungsgemäße Vorrichtungsanordnung umfasst eine erste Sensoreinrichtung zur Messung einer ersten Temperatur und der ersten Feuchte am Neutralpunkt des Raumes, eine zweite Sensoreinrichtung zur Messung einer zweiten Temperatur und der zweiten Feuchte am Kaltpunkt des Raumes, sowie eine entfernte Datenverarbeitungseinrichtung zum Vergleichen des ersten Taupunkts τtheo mit dem zweiten Taupunkt τcold und zur Bewertung des Raumklimas auf der Grundlage des Vergleichs der beiden Taupunkte τtheo und τcold.The invention therefore also relates to a device arrangement set up to carry out the method according to the invention. The device arrangement according to the invention comprises a first sensor device for measuring a first temperature and the first humidity at the neutral point of the room, a second sensor device for measuring a second temperature and the second humidity at the cold point of the room, and a remote data processing device for comparing the first dew point τ theo with the second dew point τ cold and to evaluate the room climate on the basis of the comparison of the two dew points τ theo and τ cold .
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
-
1 ein exemplarisches Diagramm zur Kondenswasser- und Schimmelpilzbildung bei einer mittleren Raumtemperatur von 20°C; und -
2 eine erfindungsgemäße Vorrichtungsanordnung zur Erfassung und Auswertung von Raumklimadaten.
-
1 an exemplary diagram for condensation and mold formation at an average room temperature of 20 ° C; and -
2 a device arrangement according to the invention for recording and evaluating room climate data.
Das in
Mit der in
Eine erste Sensoreinrichtung
Eine zweite Sensoreinrichtung
Eine optionale dritte Sensoreinrichtung
Das erfindungsgemäße Verfahren wird zunächst anhand eines Zwei-Punkte-Modells beschrieben. Am Neutralpunkt und am Kaltpunkt werden mit der ersten Sensoreinrichtung
Die Messwerte am Neutralpunkt werden als repräsentative Werte für die mittlere Raumtemperatur TR und die mittlere Raumfeuchte rR angesehen, weil der Neutralpunkt in der Regel allein durch die Raumluft temperiert wird. Auch bei temporärem Öffnen von Fenstern und Türen wird zuströmende Kaltluft in erster Linie in Bodennähe einfließen und dort direkt erwärmt, so dass die Bedingungen am Neutralpunkt nicht unmittelbar beeinflusst werden.The measured values at the neutral point are regarded as representative values for the mean room temperature T R and the mean room humidity r R , because the neutral point is usually tempered solely by the room air. Even when windows and doors are temporarily opened, incoming cold air will primarily flow in near the floor and be heated there directly so that the conditions at the neutral point are not directly affected.
Aus der Feuchte am Neutralpunkt lässt sich in erster Näherung ein minimaler Taupunkt τtheo berechnen, der theoretisch angibt, unterhalb welcher Temperatur sich an einer Stelle im Raum Feuchtekondensat (Kondenswasser) bilden könnte. Dieser theoretische Taupunkt τtheo wird verglichen mit dem am Kaltpunkt abgeleiteten Taupunkt τcold, wobei der Kaltpunkt als repräsentativ für die kälteste Stelle im Raum angesehen wird.As a first approximation, a minimum dew point τ theo can be calculated from the humidity at the neutral point, which theoretically indicates the temperature below which moisture condensate (condensation water) could form at a point in the room. This theoretical dew point τ theo is compared with the dew point τ cold derived at the cold point, the cold point being regarded as representative of the coldest point in the room.
Entspricht der theoretische Taupunkt τtheo in etwa dem am Kaltpunkt abgeleiteten Taupunkt τcold, bedeutet das, dass die Temperaturen der inneren Wandoberflächen TW nahe an der mittleren Raumtemperatur TR liegen. Die Raumluft und die Raumbegrenzungsflächen sind also fast gleich warm, so dass keine Kondenswasserbildung zu befürchten ist. In diesem Fall kann also auf eine gute bis ideale Wärmeisolierung des Kaltpunktes nach außen geschlossen werden.Corresponds to the theoretical dew point τ theo in about the dew point derived on the cold spot τ cold, it means that the temperatures of the inner wall surfaces T W are close to the middle room temperature T R. The room air and the room boundary surfaces are almost equally warm, so that no condensation is to be feared. In this case, it can be concluded that the cold point is well insulated from the outside.
Dagegen wird bei schlechter Wärmeisolierung der Wände und ggf. zusätzlich hohem Feuchtegehalt der Bausubstanz der am Kaltpunkt abgeleitete Taupunkt τcold gegenüber dem der theoretischen Taupunkt τtheo angehoben und die Wandtemperatur TW in der Regel deutlich niedriger sein als die mittlere Raumtemperatur TR.On the other hand, if the walls are poorly insulated and if there is an additional high moisture content in the building structure, the dew point τ cold derived at the cold point is increased compared to the theoretical dew point τ theo and the wall temperature T W is usually significantly lower than the mean room temperature T R.
Die Gradienten zwischen den Taupunkten τtheo und τcold und zwischen den Temperaturen TR und TW dienen dem zugrunde liegenden Modell zur prinzipiellen Erkennung und zur Quantifizierung des Risikos der Kondenswasser- und Schimmelpilzbildung an den neuralgischen Kaltpunkten. Auf der Grundlage der Gradienten kann also eine Bewertung der Raumgrenzflächen in ihrer (unerwünschten) Eigenschaft als Wärmesenken für den Innenraum vorgenommen werden. Je nachdem, wie ausgeprägt sich die Senken darstellen, kann quantitativ auf die (negative) Güte der Wärmeisolierung rückgeschlossen werden, also auf die Qualität der Bausubstanz und deren Anteil an einem Schimmelpilzbildungspotential.The gradients between the dew points τ theo and τ cold and between the temperatures T R and T W are used by the underlying model to identify and quantify the risk of condensation and mold formation at the neuralgic cold points. On the basis of the gradients, the room boundary surfaces can be evaluated in terms of their (undesirable) property as heat sinks for the interior. Depending on how pronounced the depressions are, conclusions can be drawn quantitatively about the (negative) quality of the thermal insulation, i.e. about the quality of the building fabric and its proportion of mold formation potential.
Eine weitergehende vergleichende Bewertung der Temperaturgradienten einerseits und Taupunktgradienten andererseits (am Kaltpunkt oder in Kaltpunktnähe) liefert zusätzlich ein Kriterium für die Detektion von möglichen Wasserschäden in der Bausubstanz: ein überdurchschnittlich hoher Feuchtegehalt in der Wand hebt nämlich den Taupunkt τcold am Kaltpunkt deutlich an, senkt dabei die tatsächlich anliegende Differenz zwischen τcold und Oberflächentemperatur TW dort noch einmal substantiell unter denjenigen Wert ab, der sich allein durch die Abkühlung der feuchten Raumluft ergeben würde. Als Maß für Raumfeuchte und Raumtemperatur werden die Messparameter des Neutralpunkts herangezogen.A more extensive comparative evaluation of the temperature gradients on the one hand and dew point gradients on the other hand (at or near the cold point) also provides a criterion for the detection of possible water damage in the building structure: an above-average moisture content in the wall increases the dew point τ cold significantly at the cold point the actual difference between τ cold and surface temperature T W there again falls substantially below the value that would result from the cooling of the moist room air alone. The measurement parameters of the neutral point are used as a measure of room humidity and room temperature.
Das oben beschriebene Zwei-Punkte-Modell kann durch Einbeziehung der dritten Sensoreinrichtung
In der Praxis kann der Heizenergieeintrag qualitativ und quantitativ mit Hilfe des elektronischen Heizkostenverteilers
Durch die Erweiterung auf das Drei-Punkte-Modell kann somit der Heizenergieeintrag qualitativ und quantitativ in die Bewertung des Raumklimas einbezogen werden. Es können also fundierte Aussagen darüber getroffen werden, ob und wie stark ein Raum aktiv beheizt wird und - nach Kombination mit den Daten der ersten und der zweiten Sensorvorrichtung
Die Auswertung der Messdaten und der in den Sensoreinrichtungen
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung können in die Bewertung des Raumklimas auch Daten eines Wetterdienstes einfließen, so dass die örtlichen und zeitlich wechselnden klimatischen Bedingungen in Form einer Witterungsbereinigung berücksichtigt werden können.According to a further development of the invention, data from a weather service can also flow into the assessment of the room climate, so that the local and temporally changing climatic conditions can be taken into account in the form of a weather adjustment.
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