DE4036760A1 - Verfahren zur wohnungslueftung - Google Patents

Description

Dieses Verfahren gehört zum Gebiet der Lüftungstechnik im Wohnungsbau bei mehrgeschossigen Gebäuden mit Zentrallüftungsanlagen. Wohnungen - zumindest in mehrgeschossigen Gebäuden - werden heutzutage überwiegend mit Lüftungsanlagen ausgerüstet, um das Wohlbefinden ihrer Bewohner zu erhöhen und um bauphysikalischen Schäden vorzubeugen. Mit der Lüftung wird der Kohlendioxidgehalt der Raumluft und die Wohnungsfeuchte kontrolliert. Dazu werden vorwiegend Entlüftungsanlagen eingesetzt.

Mit einer Entlüftungsanlage wird verbrauchte Luft aus der Wohnung im Regelfall über das Bad/WC und oft auch über die Küche abgesaugt. Die Außenluft strömt über undichte Fensterfugen oder über besondere Luftdurchlaßelemente nach. Zufriedenstellende Ergebnisse lassen sich ganzjährig nur mit maschinellen Entlüftungsanlagen erreichen, bei denen die Fortluft mit Ventilatoren aus der Wohnung abgesaugt wird. Die Grundlüftung garantiert dann den geforderten Mindestvolumenstrom.

Einschlägige Normen schreiben - unter der Voraussetzung einer besseren Qualität der Außenluft gegenüber der Raumluft - Mindestaußenluftraten in Abhängigkeit von der Wohnungsgröße vor. Als untere Grenze gilt eine Luftwechselzahl von 0,5 pro Stunde. Andererseits wird eine Überschreitung dieses Mindestluftvolumenstroms als Bedarfslüftung gefordert, wenn in der Wohnung eine erhöhte Geruchs- und/oder Schadstoffbelastung auftritt, z. B. wenn in der Küche gekocht wird.

Bei der Bedarfslüftung wird der größere Luftvolumenstrom aus den Räumen abgesaugt, indem die Drehzahl des Ventilators/der Ventilatoren der Lüftungsanlage erhöht wird. Damit steigt die elektrische Antriebsleistung für die Ventilatoren an. In der Heizperiode vergrößert sich zusätzlich die erforderliche Heizenergie zur Erwärmung der nachströmenden Außenluft. Deshalb darf aus ökonomischen Gründen die Bedarfslüftung nicht unnötig eingeschaltet werden.

Im Gegensatz zu Einzellüftungsanlagen - die allerdings andere Nachteile haben - sind Zetralentlüftungsanlagen in der Betriebsart Bedarfslüftung energiaufwendiger, da es sich bei Zentralentlüftungsanlagen nicht vermeiden läßt, daß - wenn in einer Wohnung auf Bedarfslüftung geschaltet wird - auch aus den anderen angeschlossenen Wohnungen eine erhöhte Luftmenge abgesaugt wird, ganz gleich, ob dort ebenfalls ein Bedarf vorliegt oder nicht. Meist wird Bedarfslüftung für den Tag vorgesehen. Nachts wird die Anlage mit der abgesenkten Drehzahlstufe des Ventilators, d. h. in der Grundlüftung, betrieben. Der Energieaufwand bleibt trotzdem relativ hoch.

Die nachstehende Erfindung stellt sich die Aufgabe, diesem Nachteil der Zentrallüftungsanlage zu beseitigen. Dazu wird eine solche Anlage mit einem oder mehreren Ventilatoren ausgerüstet, deren Motoren stufenlos regelbar sind. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Regelung/Steuerung der Ventilatoren - im einfachsten Fall eines Ventilators - der Zentrallüftungsanlage so, daß ihr Betrieb über 24 Stunden in zwei aneinander anschließende Zeiträume I und II unterteilt wird. Im Zeitraum I wird die Anlage in einer der beiden Drehzahlstufen für die Grund- und Bedarfslüftung je nach Bedarf betrieben. Dabei werden die Laufzeiten für beide Drehzahlstufen getrennt erfaßt und die geförderte Luftmenge ermittelt. Im Zeitraum II, d. h. normalerweise in den Nachtstunden, laufen die Ventilatoren mit einer konstanten Drehzahl, die unter Berücksichtigung der im Zeitraum I bereits geförderten Luftmenge so eingestelt wird, daß die durch die Zentrallüftungsanlage über 24 Stunden (Zeitraum I + Zeitraum II) insgesamt geförderte Luftmenge einem vorgegebenen Wert entspricht. Nähere Einzelheiten sind den Ansprüchen zu entnehmen.

Bei der Durchführung des Verfahrens wird über einen Mikrorechner die Zeitdauer der Grundlüftung und der Bedarfslüftung errechnet. Mit den einer Regel- und Steuereinheit eingegebenen Werten für Nachtbeginn (T_E) und Tagbeginn (T_A) kann der Mikrorechner die Dauer Δt_N des Zeitraums II ermitteln. Aus der geförderten Luftmenge im Zeitraum I errechnet er ferner den Luftvolumenstrom _N, den der Ventilator in der Nacht fördern soll, und die zugehörige Drehzahl n_x des Ventilators, die ebenfalls vom Mikrorechner ermittelt wird. Danach erteilt die Regel- und Steuereinheit ein entsprechendes Signal an den Drehzahlsteller der Ventilatormotoren, damit diese während der Zeit Δt_N mit der errechneten Drehzahl n_x laufen.

Mit diesem Verfahren wird ein minimaler Energieeinsatz bei der Lüftung von Wohnungen erreicht, weil die tägliche Korrektur von n_x in Abhängigkeit von der Häufigkeit der Bedarfslüftung erfolgt.

Die Erfindung wird nachstehend in ihren Grundlagen und der Wirkungsweise näher beschrieben. Zur Erläuterung sind in der Zeichnung (Fig. 1) die Fortluftströme einer Entlüftungsanlage mit einem Ventilator für ein mehrgeschossiges Wohngebäude über 24 Stunden dargestellt.

Der Luftvolumenstrom _G in der Grundlüftung wird mit der Drehzahl n₁ und _B in der Bedarfslüftung mit der Drehzahl m₂ realisiert. Dabei ist n₂ <n₁. Die Dauer der Bedarfslüftung wird im Einzelfall zeitlich begrenzt. Über eine elektronische Regel- und Steuereinheit mit Mikrorechner wird eine Zeitspanne Δt_T über den Tag eingestellt, die zum Zeitpunkt T_A (Tagbeginn) und zum Zeitpunkt T_E (Nachtbeginn) endet. Wird die Zeitspanne zwischen T_E und T_A mit Δt_N bezeichnet, gilt

Δt_T + Δt_N = 24 h (1)

Der Ventilator kann während der Zeitspanne Δt_T mit der Drehzahl n₁ oder n₂ laufen, je nachdem, ob Bedarfslüftung gefordert wird oder nicht. Die Zeitdauer, in der die Bedarfslüftung nach Anforderung eingeschaltet bleibt, soll konstant Δt₂ betragen. In den dazwischenliegenden Zeiten Δt₁_i läuft der Ventilatormotor mit der Drehzahl n₁ in der Grundlüftung. Die Zeitspanne Δt_T setzt sich wie folgt zusammen:

Δt_T = Δt₁_i + j · Δt₂ (2)

mit i = 1, 2, 3 . . . n und j = 1, 2, 3 . . . m.

Mit der Definition eines Mindestvolumenstroms _min beträgt die innerhalb von 24 Stunden den Wohnungen zuzuführende Mindestaußenluftmenge

V₂₄ = 24 · _min (3)

Die Außenluftmenge V₂₄ wird erfindungsgemäß aus drei Anteilen zusammengesetzt, wobei der in der Zeitspanne Δt_N gefördete Luftvolumenstrom mit _N bezeichnet wird und eine Funktion von der Luftmenge sein soll, die während Δt_T gefördert wurde.

Für die tägliche Mindestaußenluftmenge gilt folglich

V₂₄ = V_G + V_B + V_N (4)

mit den Luftmengen

V_G = _{G ·} ^Σ _i Δt₁_i (5)

V_B = _B · j · Δt₂ (6)

V_N = _N · Δt_N (7)

Werden diese Gleichungen in Gl. (4) eingesetzt und wird nach dem nächtlichen Luftvolumenstrom _N umgestellt, ergibt sich die Abhängigkeit

Dabei kann in Übereinstimmung mit Standards noch die Einschränkung _N 0,5 · _B getroffen werden.

Mit Hilfe der elektronischen Regel- und Steuereinheit, die für die Einhaltung des Zeitintervalls Δt₂, der Bedarfslüftung sorgt, soll nun die Anzahl j der Einschaltungen der Bedarfslüftung erfaßt werden, die im Zeitraum Δt_T erfolgen. Über die Gl. (2) kann der Mikrorechner die Zeitdauer

der Grundlüftung berechnen. Außerdem errechnet er ferner aus der Gl. (8) den Luftvolumenstrom _N für die Nacht, d. h. für Zeitraum Δt_N. Die Einwirkung auf die Ventilatorendrehzahl geschieht dann so, wie bei der Durchführung des Verfahrens und in den Ansprüchen beschrieben.

Im Beispiel in Fig. 1 wurde der Tagbeginn auf 6.00 Uhr und der Nachtbeginn auf 22.00 Uhr eingestellt. Das Zeitintervall für eine Bedarfslüftung wurde mit 8 min gewählt. Die von den Ventilatoren geförderten Luftmengen werden als rechteckige Flächen dargestellt.

Claims (5)

1. Verfahren zur Wohnungslüftung oder zur Lüftung von wohnungsähnlich genutzten Räumen, deren Volumenströme für die angeschlossenen Räume bei Bedarf durch veränderte Drehzahlen der Ventilatormotoren (des Ventilatormotors) gemeinsam angepaßt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Konstanthaltung der von der Lüftungsanlage über 24 Stunden geförderten Luftmenge mittels einer Regel- und Steuereinheit mit Mikrorechner in einem zusammenhängenden Zeitraum I die Laufzeiten für zwei unterschiedliche Ventilatordrehzahlen n₁ und n₂, auf die je nach Bedarf umgeschaltet werden kann, erfaßt werden und für den daran anschließenden Zeitraum II (Zeitraum I + Zeitraum II = 24 Stunden) eine konstante Drehzahl so errechnet und eingestellt wird, damit die in beiden Zeiträumen insgesamt geförderte Luftmenge einem vorgegebenen Wert entspricht.

2. Verfahren zur Wohnungslüftung mittels einer Zentrallüftungsanlage, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilator (die Ventilatoren) wechselweise mit einer oberen konstanten Drehzahlstufe bei Bedarfslüftung und einer einstellbaren niederen Drehzahl gefahren wird (werden) und wobei die niedrigere Drehzahl innerhalb eines Tages unter Berücksichtigung der in den vergangenen 24 Stunden (vorhergehender Tag) durch die Räume insgesamt gefördeten Luftmenge so korrigiert wird, daß unter Annahme einer gleichen Zeitdauer für den Ventilatorbetrieb in der höheren Drehzahlstufe über die nächsten 24 Stunden - eine vorgegebene Luftmenge eingehalten wird.

3. Verfahren zur Wohnungslüftung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedarfslüftung zum Teil zu zentral einstellbaren Zeiten erfolgt und zum anderen Teil von den Bewohnern eingeleitet wird.

4. Verfahren zur Wohnungslüftung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die innerhalb von 24 Stundenn den Räumen zugeführte Mindestaußenluftmenge insgesamt der Grundlüftung entspricht.

5. Verfahren zur Wohnungslüftung oder zur Lüftung von wohnungsähnlichen Räumen, wobei die Ansprüche 1 bis 4 für eine Zentralentlüftungsanlage anstelle der Zentrallüftungsanlage gelten.