EP2553347A1 - Verfahren zum klimatisieren von gebäuden - Google Patents

Verfahren zum klimatisieren von gebäuden

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EP2553347A1
EP2553347A1 EP11712224A EP11712224A EP2553347A1 EP 2553347 A1 EP2553347 A1 EP 2553347A1 EP 11712224 A EP11712224 A EP 11712224A EP 11712224 A EP11712224 A EP 11712224A EP 2553347 A1 EP2553347 A1 EP 2553347A1
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EP
European Patent Office
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building
pressure
air
til
temperature
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Withdrawn
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EP11712224A
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English (en)
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Lothar Moll
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Biologische Insel Lothar Moll GmbH and Co KG
Original Assignee
Biologische Insel Lothar Moll GmbH and Co KG
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Publication date
Application filed by Biologische Insel Lothar Moll GmbH and Co KG filed Critical Biologische Insel Lothar Moll GmbH and Co KG
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F24F2110/00—Control inputs relating to air properties
    • F24F2110/20—Humidity

Definitions

  • the invention relates to a measurement and control method for ventilating a building with at least one ventilation system and at least one control and regulating unit, wherein the ventilation system via at least one separate building opening at least one flowing into the building regulated supply air and / or at least one of the Buildings discharged regulated exhaust air flow generated.
  • Such processes are usually coupled with heat recovery.
  • a central blower draws in outside air and distributes it as so-called supply air via ventilation ducts to the rooms.
  • supply air In summer, exhaust air and outside air or supply air are warm. With both methods of fresh air supply, a sufficient air change is achieved, which ensures a hygienic indoor air quality that is free of odors, pollutants and air humidity.
  • the exhaust air In winter, during the heating season, the exhaust air is heated and the outside air is cold.
  • the energy saving targets are achieved by recycling the heat contained in the exhaust air into the building.
  • Heat recovery modules whose core is an air / air heat exchanger are used for this purpose. The heat contained in the warm exhaust air is transferred in the heat exchanger to the incoming colder outside air and fed back to the building with the supply air, while the now cooled exhaust air leaves the building as cold exhaust air.
  • a control device for air conditioning systems which has a variety of inlet and exhaust ducts, and fans, and steu ⁇ newable supply and exhaust throttle valve.
  • a pressure sensor is provided as a replacement for a volumetric flow controller, which detects the room pressure in the room to be conditioned, wherein the room pressure forms the direct reference variable for the opening position of the supply and exhaust throttle valves.
  • the invention has for its object to form a ventilation system for buildings and arrange that structural damage to the construction and insulation are excluded by moisture and mold.
  • the object is achieved in that at least a first current value for a temperature Til and / or a corresponding absolute inner air humidity fil and / or a corresponding relative humidity (pil and / or a corresponding steam pressure Wil the indoor air inside the building and at the same time Temperature Tal and / or a corresponding absolute outside air humidity al and / or a corresponding relative humidity cpal and / or a corresponding water vapor pressure Wal of the outside air outside the building determined and supplied to the control and regulation unit Depending on the size of the differences of at least one pair the respective Values is then a relative overpressure or a relati ⁇ ver negative pressure including a non-pressurized state with the ventilation system in the building regulated. Measured means measured and / or calculated based on measured parameters with the control unit. "1" is a first of several values to be determined.
  • the core cause of structural damage is the leakage of the building envelope, in particular the inner building envelope, which is also called air seal.
  • the leaks cause a flow of air from the inside to the outside or from outside to inside, even after climatic conditions and depending on the thermally induced pressure difference in and on the building. No building is completely airtight, as shown by the blower door measurements. Especially older buildings suffer from a bad air seal and here the intelligent control is particularly advantageous and helpful to create a healthy indoor climate.
  • the ventilation system thus fulfills two functions: it conveys air, as far as it is necessary to build up a differential pressure opposite to the thermal and wind, and it is controlled in the conveying direction so that the construction and insulation are flowed through with air of a lower humidity.
  • the method can be achieved with appropriate control that the indoor or outdoor air, which is colder when passing through the insulation and construction, only through the insulation and construction occurs when it does not increase so much relative humidity that a critical humidity value is reached. If on the basis of the determined values a critical moisture value calculation ⁇ net, is achieved by the control and the pressure level possibly generated that always a ⁇ through the insulation and construction in or flowing out of the building air by the direction into the insulation and construction flows, with which the air gets warmer and thus inevitably becomes drier with respect to the relative humidity.
  • the air at a lower temperature or with a lower partial pressure of steam and thus the air with the lower relative humidity or the air with an abso ⁇ lut lower moisture active by appropriate pressure control the natural temperature and steam pressure drop pressed against by the insulation and construction. It is used to generate the over- or
  • Underpressure necessary air flow into the building or out of the building through a separately planned building opening, such as an air duct.
  • a control variable for the pressure can also serve the air flow.
  • the insulation and construction is therefore always so moist that no critical moisture levels and certainly no saturation can be achieved. Regardless of a general need for ventilation, the insulation and construction of the building is protected from the entry of moist air from inside and outside. Whether the difference of one or more of the measured parameters is decisive for the pressure regulation may be relevant before or even after the determination and evaluation.
  • the partial pressure of water vapor depends on the physical condition as a function of the respective temperature and the relative humidity. At a 100% saturation, ie 100% humidity, it is referred to water vapor saturation pressure.
  • the water vapor partial pressure is determined on the basis of the values according to DIN 4108-3 and by measuring the respective temperature and the respective relative humidity.
  • temperate climates during the warm season the relatively cool and thus relatively dry inside air is forced out of the building through the insulation and construction to the outside, so that the relatively warm moist outside air can not penetrate into the insulation and construction inward.
  • the inside air can be dehumidified.
  • the relatively cool and dry outside air drawn into the building through negative pressure into the building through the insulation and construction, so that the relatively warm moist interior air can not penetrate into the insulation to the outside.
  • the inside air can be moistened.
  • a change of direction may also be necessary between day and night or several times within 24 hours, depending on how the respective parameters for the temperatures and steam partial pressures change. Particularly in the case of rapid weather changes at the borders of high and low pressure areas, changes of direction of the temperature and vapor pressure gradient are frequently observed. But also the heating and living space climate, which the inhabitants consciously or unconsciously create according to their usage behavior, contributes to an increase and a change of the temperature and steam pressure gradient.
  • the moisture input can be so great that several liters of water are introduced into the insulation of a building in a 24-hour cycle in which the entire building volume of air is exchanged four or more times due to natural leakage. if the natural temperature and vapor pressure gradient is not counteracted.
  • An essential feature is that in the method the respectively determined values for a calculation are fed to at least the following values of the control and regulation unit: a) starting from Til and cpil assuming a constant absolute humidity Jil a corresponding temperature temperature ⁇ , ⁇ at which the relative humidity ⁇ , ⁇ has a value of X and / or b) assuming a constant absolute humidity fal and valley cp assuming a constant absolute temperature, y, where the relative humidity cpal, y a Value of Y and c) depending on the size of the differences of the values Tal and Til, x or the values Til and Tal, y the relative overpressure (P +) or the relative negative pressure (P-) are controlled.
  • the values X and / or Y are between 0.6 and 1.0, preferably 0.8. With a value less than 0.8, mildew is prevented even over a long period of time.
  • a relative overpressure is generated when the respective difference D formed from at least one of the following value pairs exceeds a certain maximum positive amount B:
  • the critical temperature at which the outside air would have reached a relative humidity of Y is greater than the temperature inside, so that on the way through the insulation and construction reaches the critical temperature and the relative humidity is greater than Y (for example, 0.8) would become. All cases can be treated with over-pressure to the outside air units not tight to the inside through the Daem ⁇ tion and construction in the building envelope by the UN to let penetrate. Below the maximum value, pressure regulation does not necessarily have to be carried out.
  • the relatively humid outside air can be dried, for example via an air conditioner before it is passed to generate overpressure in the building.
  • the critical temperature at which the inside air would have reached a relative humidity of X is greater than the outside temperature, so that the critical temperature can be reached on the way through the insulation and construction. chet and the relative humidity would be greater than X (for example 0.8). All cases can be counteracted by negative pressure so that the interior air can not penetrate through the insulation and construction due to the leaks in the building envelope. Below the maximum value, pressure regulation does not necessarily have to be carried out. In particular, when vacuum is to be generated in the building, it may be advantageous to humidify the indoor air, for example via the ventilation system to counteract a drop in the relative humidity in the room.
  • the difference values are compared quantitatively and an overpressure or a negative pressure or a pressure balance is set by the ventilation system. With a pressure balance, the supply air flow and the exhaust air flow are the same.
  • the degree of overpressure or underpressure is regulated as a function of one or more currently prevailing atmospheric pressure values around the building and / or the internal building pressure in the building, the atmospheric pressure being dynamic pressures prevailing at the building and the internal pressure of the building resulting from static pressures prevailing in the building.
  • the static pressure is, for example, temperature-dependent and results from the upward decreasing density of the upwardly warmer air and thus from the temperature difference.
  • the dynamic pressure is generated, for example, by the wind flowing past the outside of the building, so that on the side facing the wind, dynamic pressure and suction on the sides facing away from the wind are to be exerted. whereas dynamic pressure is usually negligible inside because there are no relevant air movements inside.
  • the building opening relevant for the overpressure or underpressure to be set in the building according to the invention can be positioned with respect to the static and dynamic pressure situation, which may vary depending on the pressure conditions.
  • a static overpressure which changes over the non-pressurized center of the building to the very bottom to the static and absolute same negative pressure.
  • the leak is a measure of the design of the air flow or an air flow difference, with the required pressure level can be achieved.
  • a constant air exchange through differently sized supply airflows and exhaust airflows may be expedient, for which purpose a second building opening would be provided, which is also connected to the ventilation system.
  • a first building opening may advantageously be in the roof area and the second building opening may be as low as possible on the roof.
  • each of the two building openings can be used for the supply air flow and / or for the exhaust air flow.
  • This method provides a very low-cost way to avoid structural damage to buildings that are not airtight insulated. In such buildings, especially old buildings, the humid air can freely enter the construction and insulation. Such an intelligent ventilation system is cheaper than an old building renovation to avoid critical moisture levels and mold.
  • the moisture-variable air seals used in these designs also no longer provide protection when moisture enters the structure through minute leakages and natural static pressure differences, especially in the case of external shading or diffusion-inhibiting internal component layers, both of which are backdiffused in the design Prevent moisture through the moisture-variable vapor barriers or air seals.
  • the advantage that modern buildings offer is that the measure of the air flow does not have to be as large as in old buildings, because the leaks in the building envelope and also the modern window is much lower. Therefore, a system consisting of a diffusion-tight or vapor-permeable, moisture-variable air seal for inside and outside on buildings with a ventilation system is advantageous.
  • Figure 1 is a schematic diagram of a natural gradient of the temperature to the outside with negative pressure inside as a countermeasure for a flow to the outside;
  • Figure 2 is a schematic diagram of a natural gradient of the steam partial pressure inside with positive pressure inside as a countermeasure for a flow inwards;
  • Figure 3 is a schematic diagram for a critical relative
  • Figure 4 is a schematic diagram for a balanced gradient of the steam partial pressure and the temperature without a countermeasure by pressure
  • FIG. 5 shows a temperature profile in a moderate climatic zone in one month
  • FIG. 6 shows a profile of the relative humidity in the moderate climatic zone according to FIG. 3;
  • FIG. 7 shows a temperature profile in a tropical climate zone in one month
  • FIG. 8 shows a profile of the relative humidity in the tropical climate zone according to FIG. 5;
  • FIG. 9 shows a temperature profile in a hot climate zone in one month
  • FIG. 10 shows a profile of the relative humidity in the hot climatic zone according to FIG. 7.
  • FIGS. 1 to 4 show, by way of example, further different situations without quantitative details of the parameters, in which ultimately only part of the variables are decisive for pressure regulation.
  • the slope of the temperature Tal, Til, in Fig. 2 the slope of the water vapor partial pressure whale, Wil in combination with the atmospheric pressure Pa, in Fig. 3 is a critical relative humidity cpil and in Fig. 4 opposite and critical with respect Moisture in the insulation and construction repealing slope of tempera ⁇ ture and the steam partial pressure shown.
  • a higher temperature Til prevails in the building 1 than outside the building envelope. This will result in a flow of air in the direction of the temperature gradient from the inside to the outside, which is represented by a dashed arrow.
  • the countermeasure in the form of a negative pressure P in the building 1 required to prevent this flow to the outside through the construction and insulation leads to an exhaust air flow 5 through the building opening 10, so that the moist air does not flow through the building envelope.
  • the exhaust air stream 5 is shown by an arrow with a full line.
  • the effect of the countermeasure is represented by the small arrows pointing to the surface. The outside air penetrates through the construction and insulation in the building 1.
  • the gradient of the water vapor partial pressure and also that of the absolute humidity are directed from outside to inside, so that due to the difference between the relative and absolute humidities, a flow of moisture will enter the building 1 from outside through the insulation and construction ,
  • the building 1 is exposed to a wind load, ie a dynamic atmospheric pressure Pa.
  • the inventive countermeasure for avoiding this flow inwardly through the construction and insulation is a supply air 4 through the building opening 10, with which an overpressure P + is generated in the building 1, so that the outside air can not penetrate into the structure and the insulation.
  • the supply air stream 4 can be at least partially dried via an aggregate 3 such as an air conditioner.
  • the dynamic atmospheric pressure Pa must be taken into account on the side facing the wind and on the side facing away from the wind of the building 1, which can reach significantly more than 10 Pascal depending on the wind force.
  • the internal building pressure Pi was not taken into account in this example.
  • the theoretically determined critical temperature Til80 at which the inside air would reach a relative humidity ⁇ pil, 80 of 80, would be greater than the temperature outside the valley, so that the relative humidity cpil would become greater than 0.8 when the inside air penetrate through the insulation and construction towards the outside and would cool down. Accordingly, a negative pressure P- to produce, which prevents the internal air flows into the insulation and construction.
  • the method described can be realized with an intelligent ventilation system 2, which determines the external and internal values of the respective current parameters such as temperature, relative humidity and / or partial pressure of water vapor and regulates the supply air flow 4 and / or the exhaust air flow 5 via a building opening 10.
  • the method can be combined with a heat recovery module described above, in which simultaneously with a steady change of air, an overpressure P + or a negative pressure P- can be generated.
  • the supply air stream 4 and the exhaust air stream 5 could be conditioned via the unit 3, so that the desired temperature and humidity level in the building 1 is maintained by the constant air exchange even when generating negative pressure P-.
  • Table 1 below shows the values of the temperatures Ti, TA and the relative humidities cpi, cpa and the water vapor partial pressures Wa, Wi determined for the measuring points Kl, K2, Li and L2 marked in FIGS. 5 to 8.
  • the index A is valid for outside of building 1, the index I for within building 1. The values were calculated within one month.
  • the two values of the measuring points K1 and K2 which are valid for the moderate climate show a change of sign at the difference Dw of the two parts of the steam part Wa and Wi for outside and inside.
  • the pressure gradient changes from outward to inward toward within 4 to 5 days.
  • the measured values LI and L2 show that, although the direction of the pressure gradient remains the same within one month, the degree of the pressure gradient and the difference Dw with which the relative humidity ⁇ presses from outside to inside the building 1 changes. According to the vapor pressure change, the overpressure P + can be controlled with regard to further parameters, which are not described in greater detail in this embodiment, in the building 1.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Klimatisieren von Gebäuden 1 mit einer Lüftungsanlage 2 mit zumindest einer Steuer- und Regelungseinheit 6 und einer Luftführungseinheit, wobei die Lüftungsanlage 2 über eine separate Gebäudeöffnung 10 zumindest einen in das Gebäude 1 einströmenden geregelten Zuluftstrom 4 und/oder zumindest einen aus dem Gebäude ausströmenden geregelten Abluftstrom 5 erzeugt. Die Dämmung und Konstruktion des Gebäudes 1 soll frei von Kondensat gehalten werden. Hierzu ist vorgesehen, dass zumindest ein aktueller Wert für eine Temperatur Ti und/oder eine korrespondierende absolute innere Luftfeuchtigkeit ∫il und/oder eine relative Luftfeuchtigkeit φi oder ein Wasserdampfteildruck Wi im Inneren des Gebäudes 1 und zumindest ein aktueller Wert für eine Temperatur Ta und/oder eine korrespondierende absolute äußere Luftfeuchtigkeit ∫a1 und/oder eine relative Luftfeuchtigkeit φa oder ein Wasserdampfteildruck Wa außerhalb des Gebäudes 1 ermittelt wird. Die jeweils gemessenen Werte werden der Steuer- und Regelungseinheit 6 zugeführt. In Abhängigkeit der Größe der Differenz zwischen den Werten wird ein Überdruck oder ein Unterdruck oder kein Druck mit der Luftführungseinheit im Gebäude 1 erzeugt.

Description

Verfahren zum Klimatisieren von Gebäuden
Die Erfindung bezieht sich auf ein Mess- und Regelverfahren zum Belüften von einem Gebäuden mit zumindest einer Lüftungsanlage und zumindest einer Steuer- und Regelungseinheit, wobei die Lüftungsanlage über zumindest eine separate Gebäudeöffnung zumindest einen in das Gebäude einströmenden geregelten Zuluftstrom und/oder zumindest einen aus dem Gebäude ausströmenden geregelten Abluftstrom erzeugt. Solche Verfahren werden üblicherweise mit einer Wärmerückgewinnung gekoppelt.
In der DE 20 2007 018 549 Ul ist ein Wärmerückgewinnungsmodul zur zentralen Be- und Entlüftung von Gebäuden und Wohnungen beschrieben. Zu dieser Technik wird der Grundsatz der Anwendung wie folgt weiter erläutert.
Energieeinsparziele für den Gebäudebereich und wachsende Anforderungen an eine erhöhte Dichtheit der äußeren Gebäudehülle führen zu einer vermehrten Anwendung von gebäudetechnischen Maßnahmen, die der kontrollierten, maschinellen Wohnungslüftung dienen. Hierbei wird die verbrauchte Raumluft als sogenannte Abluft über Lüftungskanäle aus den verschiedenen Wohn- und Arbeitsräumen abgezogen, zu einem zentralen Gebläse geleitet und als Fortluft nach außen geblasen. Hinsichtlich der Frischluftversorgung unterscheidet man zwischen zentraler und dezentraler Versorgung. Bei der dezentralen Frischluftversorgung strömt Außenluft aufgrund des vom Gebläse aufgeprägten Druckgefälles durch eine Vielzahl von Zuluftventilen in den Außenwänden in das Gebäude und ersetzt die abgesaugte Abluft. Bei der zentralen Frischluftversorgung dagegen saugt ein zentrales Gebläse Außenluft an und verteilt diese als sogenannte Zuluft über Lüftungskanäle auf die Räume. Im Sommer sind Abluft und Außenluft beziehungsweise Zuluft warm. Mit beiden Methoden der Frischluftversorgung wird ein ausreichender Luftwechsel erreicht, der eine von Gerüchen, Schadstoffen und Luftfeuchte unbelastete, hygienische Raumluftqualität sicherstellt.
Im Winter während der Heizperiode ist die Abluft erwärmt und die Außenluft kalt. Die Energieeinsparziele werden durch eine Rückführung der in der Abluft enthaltenen Wärme in das Gebäude erreicht. Hierzu dienen Wärmerückgewinnungsmodule, deren Herzstück ein Luft/Luft-Wärmetauscher ist. Die in der warmen Abluft enthaltene Wärme wird im Wärmetauscher auf die eintretende kältere Außenluft übertragen und dem Gebäude mit der Zuluft wieder zugeführt, während die nun abgekühlte Abluft das Gebäude als kalte Fortluft verlässt.
Bei solchen Wärmerückgewinnungsgeräten ist es auch bekannt, nur Zu- oder Abluftbetrieb als sogenannte Sommerlüftung einzustellen. In dieser Betriebsart wird die Wärmerückgewinnung ausgeschaltet und nur noch gelüftet, um morgens die kühle Luft in das Gebäude zu holen und abends die stickige Luft abzublasen. Mit geöffneten Fenstern werden diese Betriebsarten unterstützt.
Die DE 20 2007 012 044 Ul beschreibt eine Zulufteinrichtung für einen Raum eines Gebäudes, die einen Druckausgleich zu dem durch einen Abluftventilator im Raum erzeugten Unterdruck gewährleistet. Die Zulufteinrichtung weist einen Wärmetauscher auf, der zur Erwärmung der Zuluft Wärmeenergie aus der Abluft an die in die Zulufteinrichtung einströmende Außenluft überträgt, wobei der Abluftventilator mit dem Wärmetauscher der Zulufteinrichtung strömungstechnisch verbindbar oder verbunden ist. Luftwechsel im Gebäude werden auch durch Ventilatoren zum Beispiel im Keller, im Dachgeschoss oder auf der Terrasse eines Gebäudes bewerkstelligt. Hierzu sind auch feuchte¬ geregelte Zuluftelemente in einer entsprechenden Gebäudeöffnung bekannt, die in der Lage sind, die nachströmende Zuluft in Abhängigkeit des tatsächlichen Bedarfs auf die entsprechenden Räume zu verteilen.
In der DE 10 2008 057 787 B3 wird eine Regelvorrichtung für raumlufttechnische Anlagen beschrieben, die verschiedenste Zu- und Abluftkanäle und Ventilatoren sowie steu¬ erbare Zu- und Abluftdrosselklappen aufweist. Dabei ist als Ersatz für einen Volumenstromregler ein Drucksensor vorgesehen, der den Raumdruck im zu klimatisierenden Raum erfasst, wobei der Raumdruck die direkte Führungsgröße für die Öffnungsstellung der Zu- und Abluftdrosselklappen bildet .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lüftungsanlage für Gebäude derart auszubilden und anzuordnen, dass Bauschäden an der Konstruktion und an der Dämmung durch Feuchtigkeit und Schimmel ausgeschlossen sind.
Gelöst wird die Aufgabe dadurch, dass zumindest ein erster aktueller Wert für eine Temperatur Til und/oder eine korrespondierende absolute innere Luftfeuchtigkeit fil und/oder eine korrespondierende relative Luftfeuchtigkeit (pil und/oder ein korrespondierender Wasserdampfteildruck Wil der Raumluft im Inneren des Gebäudes und gleichzeitig eine Temperatur Tal und/oder eine korrespondierende absolute äußere Luftfeuchtigkeit al und/oder eine korrespondierende relative Luftfeuchtigkeit cpal und/oder ein korrespondierender Wasserdampfteildruck Wal der Außenluft außerhalb des Gebäudes ermittelt und der Steuer- und Regelungseinheit zugeführt werden. In Abhängigkeit der Größe der Differenzen mindestens eines Paares der jeweiligen Werte wird dann ein relativer Überdruck oder ein relati¬ ver Unterdruck einschließlich eines drucklosen Zustandes mit der Lüftungsanlage im Gebäude geregelt. Ermittelt heißt gemessen und/oder aufgrund gemessener Parameter mit der Steuer- und Regelungseinheit berechnet. Mit „1" ist ein erster von mehreren zu ermittelten Werten beziffert.
Die Kernursache für Bauschäden sind die Undichtheiten der Gebäudehülle, im Besonderen der inneren Gebäudehülle, die auch Luftdichtung genannt wird. Durch die Undichtheiten kommt es zu einer Luftströmung von innen nach außen oder von außen nach innen, ja nach Klimabedingungen und je nach der thermisch bedingten Druckdifferenz im und am Gebäude. Kein Gebäude ist komplett luftdicht, das zeigen die Blower Door Messungen. Besonders ältere Gebäude leiden an einer schlechten Luftdichtung und hier ist die intelligente Steuerung besonders vorteilhaft und hilfreich, um ein gesundes Raumklima zu erzeugen.
Wenn feuchtwarme Luft durch die mehr oder weniger, jedoch immer vorhandenen Undichtheiten in eine Baukonstruktion eines Gebäudes einströmt und sich im weiteren Verlauf innerhalb der Konstruktion abkühlt, erhöht sich die relative Luftfeuchte. Eine Feuchteerhöhung innerhalb der Kon¬ struktion über 80% Luftfeuchte fördert das Schimmelpil ¬ wachstum und damit die Gesundheitsbelastung und startet holzzerstörende Prozesse. Diese Gefahr der Feuchteerhö¬ hung in der Konstruktion ist umso größer, je langsamer die Luft strömt. Die Lüftungsanlage erfüllt somit zwei Funktionen: Sie fördert Luft, soweit es zum Aufbau eines zur Thermik und Wind entgegengesetzten Differenzdruck notwendig ist und es wird in der Förderrichtung so gesteuert, das die Konstruktion und Dämmung mit Luft einer niedrigeren Feuchte durchströmt wird. Durch das Verfahren kann bei entsprechender Regelung erreicht werden, dass die Innen- oder die Außenluft, die beim Durchtritt durch die Dämmung und Konstruktion kälter wird, nur dann durch die Dämmung und Konstruktion tritt, wenn sie nicht so viel an relativer Feuchte zunimmt, dass ein kritischer Feuchtewert erreicht wird. Sollte anhand der ermittelten Werte ein kritischer Feuchtewert berech¬ net werden, wird durch die Regelung und das ggf. erzeugte Druckniveau erreicht, dass die durch die Dämmung und Konstruktion in oder aus dem Gebäude strömende Luft immer von der Richtung in die Dämmung und Konstruktion ein¬ strömt, mit der die Luft wärmer und damit zwangsläufig bezüglich der relativen Luftfeuchtigkeit trockener wird.
Bei einem Innen-Außen-Vergleich wird dabei die Luft mit einer geringeren Temperatur oder mit einem geringeren Wasserdampfteildruck und damit die Luft mit der geringeren relativen Feuchte oder auch die Luft mit einer abso¬ lut geringeren feuchte aktiv durch entsprechende Druckregelung dem natürlichen Temperatur- und Dampfdruckgefälle entgegengesetzt durch die Dämmung und Konstruktion gedrückt. Dabei wird der zur Erzeugung des Über- oder
Unterdrucks notwendige Luftstrom in das Gebäude hinein oder aus dem Gebäude heraus durch eine separat geplante Gebäudeöffnung, wie beispielsweise ein Luftkanal geführt. Als Regelgröße für den Druck kann auch der Luftvolumenstrom dienen. Die Dämmung und Konstruktion ist also immer nur so feucht, dass keine kritischen Feuchtigkeitswerte und schon gar keine Sättigung erreicht werden. Unabhängig von einem generellen Luftwechselbedarf ist die Dämmung und Konstruktion des Gebäudes vor dem Eintritt von feuchterer Luft von innen und von außen geschützt. Ob die Differenz eines oder mehrerer der gemessenen Parameter entscheidend für die Druckregelung ist, kann vor oder auch erst nach der Ermittlung und Auswertung relevant sein. Der Wasserdampfteildruck stellt sich physikalisch bedingt in Abhängigkeit der jeweiligen Temperatur und der jeweiligen relativen Luftfeuchtigkeit lokal ein. Bei einer 100-prozentigen Sättigung, also 100% Luftfeuchte spricht man von WasserdampfSättigungsdruck . Für den Fall, dass in zwei durch eine Hülle abgegrenzte Räumen unterschiedliche Wasserdampfteildrücke aufgrund unterschiedlicher Temperaturen und/oder aufgrund unterschiedlicher relativer Luftfeuchten herrschen, werden die Wassermoleküle dem natürlichen Dampfdruckgefalle folgend in Richtung des niedrigeren Dampfdruckgebietes wandern, bis es möglicherweise zu einem Dampfdruckausgleich kommt. Das gilt auch für eine Gebäudehülle, die den Innenraum gegenüber der Atmosphäre, also den Außenraum abgrenzt.
Unterstützt wird diese Gleichverteilung durch das meist gleich gerichtete Temperaturgefälle von warm nach kalt, da der höhere Wasserdampfteildruck meist an eine höhere und der niedrigere Wasserdampfteildruck meist an eine niedrigere Temperatur gekoppelt ist, was jedoch die Ausnahme nicht ausschließt, dass ein relativ niedrigerer Wasserdampfteildruck bei relativ höherer Temperatur herrscht .
Der Wasserdampfteildruck wird auf Basis der Werte nach DIN 4108-3 und durch Messen der jeweiligen Temperatur und der jeweiligen relativen Luftfeuchtigkeit ermittelt.
In beispielsweise gemäßigten Klimazonen wird erfindungsgemäß während der warmen Jahreszeit die relativ kühle und damit relativ trockene Innenluft durch Überdruck aus dem Gebäude durch die Dämmung und Konstruktion nach außen gedrückt, sodass die relativ warme feuchte Außenluft nicht in die Dämmung und Konstruktion nach innen eindringen kann. Dazu kann die Innenluft entfeuchtet werden. In der kalten Jahreszeit hingegen, wird die relativ kühle und trockene Außenluft durch Unterdruck in das Gebäude durch die Dämmung und Konstruktion nach innen gezogen, sodass die relativ warme feuchte Innenluft nicht in die Dämmung nach außen dringen kann. Dazu kann die Innenluft befeuchtet werden.
Je nach Klimazone kann so ein Richtungswechsel auch zwischen Tag und Nacht oder mehrmals innerhalb von 24 Stunden notwendig sein, je nachdem, wie die jeweiligen Parameter für die Temperaturen und Wasserdampfteildrücke wechseln. Insbesondere bei schnellen Wetterwechseln an den Grenzen zu Hoch- Tiefdruckgebieten sind Richtungswechsel des Temperatur- und Dampfdruckgefälles häufig festzustellen. Aber auch das Heiz- und Wohnraumklima, das die Bewohner bewusst oder unbewusst entsprechend deren Nutzungsverhalten schaffen, trägt zu einer Erhöhung und einem Wechsel des Temperatur- und Dampfteildruckgefälles bei .
Der Feuchteeintrag kann je nach Größe der Leckagen beziehungsweise Undichtheiten so groß sein, dass in einem Zyklus von 24 Stunden, bei dem das gesamte Gebäudevolumen an Luft aufgrund natürlicher Leckage vier- oder mehrfach ausgetauscht wird, mehrere Liter Wasser in die Dämmung eines Gebäudes eingebracht werden, wenn dem natürlichen Temperatur- und Dampfdruckgefalle nicht entgegengewirkt wird .
Ein wesentliches Merkmal ist es, dass bei dem Verfahren die jeweils ermittelten Werte für eine Berechnung zumindest der folgenden Werte der Steuer- und Regelungseinheit zugeführt werden: a) ausgehend von Til und cpil unter der Annahme einer konstanten absoluten Feuchte Jil eine korrespondierende Tem- peratur Τίΐ,χ bei der die relative Feuchtigkeit φίΐ,χ einen Wert von X aufweist und/oder b) ausgehend von Tal und cpal unter der Annahme einer konstanten absoluten Feuchte fal eine korrespondierende Temperatur Tal,y bei der die relative Feuchtigkeit cpal,y einen Wert von Y aufweist und c) in Abhängigkeit der Größe der Differenzen der Werte Tal und Til,x oder der Werte Til und Tal,y der relative Überdruck (P+) oder der relative Unterdruck (P-) geregelt werden. Dadurch wird erreicht, dass ausgehend von der Istsituation der Luft innen und außen zunächst berechnet wird, welchen Zustand die Luft hätte, wenn sie in Rich¬ tung der kälteren Temperatur durch die Dämmung und Konstruktion hindurchtreten würde. Für den Fall, dass die Luft auf diesem Weg eine kritische relative Luftfeuchte X oder Y erreichen würde, wird der Durchtritt durch die Druckregelung verhindert. Der Wechsel zwischen Über- und Unterdruck kann zeitverzögert oder sofort erfolgen.
Vorteilhaft ist es hierzu auch, dass die Werte X und/oder Y zwischen 0,6 und 1,0, bevorzugt 0,8 betragen. Mit einem Wert kleiner als 0,8 wird eine Schimmelbildung auch über einen dauerhaften Zeitraum verhindert.
Für das Verfahren ist es vorteilhaft, dass ein relativer Überdruck erzeugt wird, wenn die jeweilige Differenz D gebildet aus zumindest einem der folgenden Wertepaare einen gewissen maximalen positiven Betrag B überschreitet:
Dl: Tal minus Til = Bl;
D2: fal minus fil = B2
D3 : Wal minus Wil = B3;
D4 : Tal,y minus Til = B4. Nach Bl bis B3 ist es außen wärmer, die absolute Feuchtigkeit und die relative Luftfeuchtigkeit sind größer. Nach B4 ist die kritische Temperatur, bei der die Außenluft eine relative Feuchte von Y erreicht hätte größer als die Temperatur innen, sodass auf dem Weg durch die Dämmung und Konstruktion die kritische Temperatur erreichet und die relative Feuchte größer als Y (beispielsweise 0,8) werden würde. Allen Fällen kann mit Überdruck begegnet werden, um die Außenluft nicht durch die Un- dichtheiten in der Gebäudehülle nach innen durch die Däm¬ mung und Konstruktion dringen zu lassen. Unterhalb des jeweils maximalen Wertes muss eine Druckregelung nicht zwingend durchgeführt werden.
Insbesondere wenn Überdruck im Gebäude erzeugt werden soll, kann die relativ feuchte Außenluft beispielsweise über eine Klimaanlage getrocknet werden, bevor sie zum Erzeugen von Überdruck in das Gebäude geleitet wird.
Vorteilhaft ist es in den entgegengesetzten Situationen, dass ein relativer Unterdruck erzeugt wird, wenn die je¬ weilige Differenz D, gebildet aus zumindest einem der folgenden Wertepaare einen gewissen maximalen positiven Betrag B überschreitet:
D5: Til minus Tal = B5;
D6: il minus fal = B6
D7 : Wil minus Wal = B7;
D8: Til,x minus Tal = B8.
Nach B5 bis B7 ist es innen wärmer, die absolute Feuchtigkeit und die relative Luftfeuchtigkeit sind größer. Nach B8 ist die kritische Temperatur, bei der die Innenluft eine relative Feuchte von X erreicht hätte größer als die Temperatur außen, sodass auf dem Weg durch die Dämmung und Konstruktion die kritische Temperatur errei- chet und die relative Feuchte größer als X (beispielsweise 0,8) werden würde. Allen Fällen kann mit Unterdruck begegnet werden, um die Innenluft nicht durch die Un- dichtheiten in der Gebäudehülle nach außen durch die Dämmung und Konstruktion dringen zu lassen. Unterhalb des jeweils maximalen Wertes muss eine Druckregelung nicht zwingend durchgeführt werden. Insbesondere wenn Unterdruck im Gebäude erzeugt werden soll, kann es von Vorteil sein, die Innenraumluft z.B. über die Lüftungsanlage zu befeuchten, um einem Abfall der relativen Luftfeuchtigkeit im Raum entgegen zu wirken.
Auch von Vorteil ist, dass für den Fall, dass die Differenzen Dl bis D8 kleiner als die maximalen Beträge Bl bis B8 sind, die Differenzwerte quantitativ verglichen werden und ein Überdruck oder ein Unterdruck oder eine Druckbalance durch die Lüftungsanlage eingestellt wird. Bei einer Druckbalance sind der Zuluftstrom und der Abluftstrom gleich groß.
Vorteilhaft ist es auch, dass das Maß des Überdrucks oder des Unterdrucks in Abhängigkeit zu einem oder mehreren jeweils aktuell herrschenden Werten des Atmosphärendrucks um das Gebäude und/oder des Gebäudeinnendrucks im Gebäude geregelt wird, wobei der Atmosphärendruck aus am Gebäude herrschenden dynamischen Drücken und der Gebäudeinnendruck aus im Gebäude herrschenden statischen Drücken resultieren .
Der statische Druck ist beispielsweise temperaturabhängig und resultiert aus der nach oben hin abnehmenden Dichte der nach oben hin wärmeren Luft und damit aus der Temperaturdifferenz. Der dynamische Druck wird beispielsweise durch den an der Gebäudeaußenseite vorbeiströmenden Wind erzeugt, sodass auf der dem Wind zugewandten Seite Staudruck und auf den dem Wind abgewandten Seiten Sog zu be- rücksichtigen ist, wohingegen ein dynamischer Druck innen meist zu vernachlässigen ist, weil innen keine relevanten Luftbewegungen stattfinden.
Die für den erfindungsgemäß einzustellenden Über- oder Unterdruck im Gebäude relevante Gebäudeöffnung kann in Bezug auf die statische und dynamische Drucksituation positioniert werden, die je nach den Druckverhältnissen unterschiedlich sein kann. Bei kaltem Außenklima wäre im Dachbereich ein statischer Überdruck, der sich über die drucklose Mitte des Gebäudes nach ganz unten hin zum statischen und betragsmäßig gleichen Unterdruck verändert. Dort wo innen Überdruck herrscht, kann es natürlich leichter sein, Luft aus dem Gebäude nach außen zu fördern und umgekehrt.
Von außen sind die dynamischen Druckverhältnisse maßgebend, sodass ein Überdruck durch eine Gebäudeöffnung auf der dem Wind zugewandten Gebäudeseite leichter einzustellen sein kann und umgekehrt.
Für die Berechnung des Maßes an Über- oder Unterdruck kann auch die Dichtheit des Gebäudes relevant sein, welche beispielsweise mit einem Differenzdruck-Messverfahren (Blower Door Test) gemessen werden kann. Die Undichtheit ist ein Maß für die Auslegung des Luftvolumenstroms beziehungsweise einer Luftvolumenstromdifferenz, mit der das erforderliche Druckniveau erreicht werden kann.
Unabhängig von einem Über- oder Unterdruck im Gebäude kann ein stetiger Luftwechsel durch unterschiedlich große Zuluftströme und Abluftströme zweckmäßig sein, wobei hierzu eine zweite Gebäudeöffnung vorgesehen wäre, die auch mit der Lüftungsanlage verbunden ist.
Eine erste Gebäudeöffnung kann vorteilhaft im Dachbereich und die zweite Gebäudeöffnung kann tiefst möglich am Ge- bäude vorgesehen sein und je nach Verteilung des Gebäudeinnendrucks kann jede der beiden Gebäudeöffnungen für den Zuluftstrom und/oder für den Abluftstrom verwendet werden .
Dieses Verfahren bietet eine äußerst preisgünstige Möglichkeit, Bauschäden bei Gebäuden zu vermeiden, die nicht luftdicht isoliert sind. Bei solchen Gebäuden, wie insbesondere Altbauten, kann die feuchtere Luft ungehindert in die Konstruktion und Dämmung eintreten. Solch ein intelligentes Belüftungssystem ist preiswerter als eine Altbausanierung, um kritische Feuchtewerte und Schimmel zu vermeiden .
Aber auch für moderne, luftdicht abgedichtete Gebäude ist das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft, weil eine 100-prozentige Abdichtung niemals erreicht werden kann und es bei solchen Gebäuden auch mit gut ausgeführten Luftdichtungen lokal zu Bauschäden in der Konstruktion und Dämmung kommen kann, besonders bei außen diffusionsdichten Bauteilschichten, wie bei Grün- oder Kiesdächern, die auch in gemäßigten Klimazonen hinsichtlich der Schimmelbildung äußerst problematisch sind.
Auch die in diesen Konstruktionen eingesetzten feuchtevariablen Luftdichtungen bieten dann keinen Schutz mehr, wenn durch kleinste Undichtheiten und der natürlichen statischen Druckdifferenzen Feuchtigkeit in die Konstruktion eintritt, besonders auch bei äußeren Verschattungen oder aber bei diffusionshemmenden inneren Bauteilschichten, die beide eine Rückdiffusion der in der Konstruktion befindlichen Feuchtigkeit durch die feuchtevariablen Dampfbremsen, bzw. Luftdichtungen hindurch verhindern. Der Vorteil, den moderne Gebäude bieten ist, dass das Maß für den Luftvolumenstrom nicht so groß sein muss wie bei Altbauten, weil die Leckagen in der Gebäudehülle und auch der moderner Fenster wesentlich geringer ist. Deshalb ist ein System bestehend aus einer diffusionsdichten oder diffusionsoffenen, feuchtevariablen Luftdichtung für innen und außen an Gebäuden mit einer Lüftungsanlage vorteilhaft .
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es zeigt:
Figur 1 eine Prinzipskizze für ein natürliches Gefälle der Temperatur nach außen mit Unterdruck innen als Gegenmaßnahme für eine Strömung nach außen;
Figur 2 eine Prinzipskizze für ein natürliches Gefälle des Wasserdampfteildrucks nach innen mit Überdruck innen als Gegenmaßnahme für eine Strömung nach innen;
Figur 3 eine Prinzipskizze für eine kritische relative
Feuchte mit Unterdruck innen als Gegenmaßnahme für eine Strömung nach außen;
Figur 4 eine Prinzipskizze für ein ausgeglichenes Gefälle des Wasserdampfteildrucks und der Temperatur ohne eine Gegenmaßnahme durch Druck;
Figur 5 einen Temperaturverlauf in gemäßigter Klimazone in einem Monat;
Figur 6 einen Verlauf der relativen Feuchte in der gemäßigten Klimazone gemäß Fig. 3;
Figur 7 einen Temperaturverlauf in tropischer Klimazone in einem Monat; Figur 8 einen Verlauf der relativen Feuchte in der tropischen Klimazone gemäß Fig. 5;
Figur 9 einen Temperaturverlauf in einer heißen Klimazone in einem Monat;
Figur 10 einen Verlauf der relativen Feuchte in der heißen Klimazone gemäß Fig. 7.
In der Praxis werden mehrere der vorstehend beschriebenen Größen an einem Gebäude 1 direkt mit entsprechenden Sensoren gemessen oder durch eine entsprechende Logik in der Regelung berechnet.
Das folgende Beispiel soll dies verdeutlichen. Annahme: Ta=12°C cpa=0,8 Ti=18°C φί=0,5
Gebäudehöhe = 5m Windgeschwindigkeit = 3 m/s
Daraus resultiert:
1) Eine Wasserdampfteildruckdifferenz von außen nach in¬ nen von 91 Pascal.
2) Ein Druckgefälle des Gebäudeinnendrucks Pi von 1,2 Pascal und ein Gebäudeinnendruck Pi im unteren Bereich von -0,6 Pascal. Durch den Wind resultiert ein Überdruck P+ von 5,6 Pascal.
3) Ein Temperaturgefälle von 6 Kelvin von innen nach außen .
Nun gilt es zu ermitteln, wie die Luftströmung durch die Lüftungsanlage 2 erzwungen werden soll. Berücksichtigt man nur die kritische relative Luftfeuchtigkeit von 0,8, dann ist festzustellen, dass die Innenluft beim Durchtritt durch die Dämmung und Konstruktion einen kritischen Feuchtigkeitswert erreichen würde, also Unterdruck P- notwendig wäre, um dies zu verhindern. Aufgrund des Was- serdampfteildruckgefalles wäre jedoch Überdruck P+ notwendig, da das Gefälle nach innen gerichtet ist. Die Einflüsse durch den dynamischen Atmosphärendruck Pa (Wind) und den statischen Gebäudeinnendruck Pi sind ebenfalls entgegengesetzt gerichtet. Danach ist eine optimale Ermittlung, ob und wie viel Überdruck P+ oder Unterdrück P- erzeugt oder ob kein Druck erzeugt werden muss, vom Be¬ trag der jeweils ermittelten Größen und von einer Relativierung der Größen zueinander abhängig. Daraus resultiert in der Reihenfolge nach dem ermitteln und Prüfen die Druckregelung zum Schluss.
In den Fig. 1 bis 4 sind beispielhaft weitere verschiedene Situationen ohne quantitative Angaben der Parameter dargestellt, in denen letztendlich nur ein Teil der Größen für eine Druckregelung entscheidend sind. Nach Fig. 1 ist das Gefälle der Temperatur Tal, Til, in Fig. 2 das Gefälle des Wasserdampfteildrucks Wal, Wil in Kombination mit dem Atmosphärendruck Pa, in Fig. 3 ein kritischer relativer Luftfeuchtigkeitswert cpil und in Fig. 4 entgegengesetzte und sich bezüglich kritischer Feuchten in der Dämmung und Konstruktion aufhebende Gefälle der Tempera¬ tur und des Wasserdampfteildruck dargestellt.
In Fig. 1 herrscht im Gebäude 1 eine höhere Temperatur Til als außerhalb der Gebäudehülle. Daraus wird eine Strömung der Luft in Richtung des Temperaturgefälles von innen nach außen resultieren, welche durch einen gestrichelten Pfeil dargestellt ist. Die zur Vermeidung dieser Strömung nach außen durch die Konstruktion und Dämmung erforderliche Gegenmaßnahme in Form eines Unterdrucks P- im Gebäude 1 führt zu einem Abluftstrom 5 durch die Gebäudeöffnung 10, sodass die feuchte Luft nicht durch die Gebäudehülle strömt. Durch den Unterdruck P- wird die kalte Luft von außen mit der geringeren Luftfeuchtigkeit durch die Dämmung und Konstruktion in das Gebäude 1 gezogen. Der Abluftstrom 5 ist durch einen Pfeil mit ganzer Linie dargestellt. Die Wirkung der Gegenmaßnahme ist durch die kleinen, auf die Oberfläche gerichteten Pfeile dargestellt. Die Außenluft dringt durch die Konstruktion und Dämmung in das Gebäude 1 ein.
Aufgrund der Temperaturunterschiede über die Höhe des Gebäudes 1 stellt sich von oben nach unten ein Druckgefälle des statischen Gebäudeinnendrucks Pi ein, welches betragsmäßig gleichwertig von positiv zu negativ wechselt. Je nach Temperaturdifferenz und je nach Höhe des Gebäudes 1 kann die Druckdifferenz von oben nach unten zwischen 0,5 und 15 Pascal betragen. Dieses Druckgefälle wird beim Erzeugen von Unterdruck P- berücksichtigt, in dem der Abluftstrom 5 im Bereich des Daches abgeführt wird, was in der schematischen Zeichnung gemäß Fig. 1 nicht berücksichtigt ist.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist das Gefälle des Wasserdampfteildrucks und ebenso das der absoluten Feuchte von außen nach innen gerichtet, sodass aufgrund der Differenz der relativen und absoluten Luftfeuchtigkeiten eine Strömung der Feuchte von außen durch die Dämmung und Konstruktion in das Gebäude 1 eintreten wird. Zudem ist das Gebäude 1 einer Windlast, also einem dynamischen Atmosphärendruck Pa ausgesetzt. Die erfindungsgemäße Gegenmaßnahme zur Vermeidung dieser Strömung nach innen durch die Konstruktion und Dämmung ist ein Zuluftstrom 4 durch die Gebäudeöffnung 10, mit dem ein Überdruck P+ im Gebäude 1 erzeugt wird, sodass die Außenluft nicht in die Konstruktion und die Dämmung eindringen kann. Der Zuluftstrom 4 kann über ein Aggregat 3 wie beispielsweise eine Klimaanlage zumindest teilweise getrocknet werden. Die Luft drückt von innerhalb des Ge- bäudes 1 durch die Dämmung und Konstruktion und ist durch die kleinen, auf die Oberfläche gerichteten Pfeile dargestellt. Gleichzeitig muss der dynamische Atmosphärendruck Pa auf der dem Wind zugewandten und auf der dem Wind abgewandten Seite des Gebäudes 1 berücksichtigt werden, der je nach Windstärke deutlich mehr als 10 Pascal erreichen kann. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde bei diesem Beispiel auch nicht der Gebäudeinnendrucks Pi berücksichtigt.
Nach Fig. 3 ist die theoretisch ermittelte kritische Temperatur Til80, bei der die Innenluft eine relative Luftfeuchtigkeit <pil,80 von 80 erreichen würde größer als die Temperatur Tal außen, sodass die relative Luftfeuchtigkeit cpil größer als 0,8 werden würde, wenn die Innenluft durch die Dämmung und Konstruktion in Richtung außen dringen und abkühlen würde. Entsprechend ist ein Unterdruck P- zu erzeugen, der verhindert, dass die Innenluft in die Dämmung und Konstruktion strömt.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 ist eine Situation dargestellt, bei der die Wasserdampfteildruckwerte Wal und Wil sowie die Temperatur Til und Temperatur Tal entscheidend für die Regelung sind und es aufgrund der Differenzwerte jedoch keine Notwendigkeit gibt, einen Überdruck P+ oder Unterdruck P- zu erzeugen, sodass das Gebäude 1 balanciert ist. In diesem Fall strömt, gezwungen durch die Lüftungsanlage 2 oder ungezwungen durch Leckagen an der Gebäudehülle ebenso viel Luft von innen nach außen wie umgekehrt. Auch der Atmosphärendruck Pa mit seiner resultierenden dynamischen Größe gibt keine Veranlassung, Überdruck P+ oder Unterdruck P- aufzubauen. Das Druckgefälle des Gebäudeinnendrucks Pi gleicht sich über die Höhe des Gebäudes 1 aus. Gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist hier die Außentemperatur Tal größer als die Innentemperatur Til, sodass oben ein statischer Unterdruck P- und unten ein statischer Überdruck P+ herrscht.
Das beschriebene Verfahren lässt sich mit einer intelligenten Lüftungsanlage 2 realisieren, welche die Außen- und Innenwerte der jeweils aktuellen Parameter wie Temperatur, relative Luftfeuchtigkeit und/oder Wasserdampfteildruck ermittelt und über eine Gebäudeöffnung 10 den Zuluftstrom 4 und/oder den Abluftstrom 5 regelt. Grundsätzlich lässt das Verfahren sich mit einem eingangs beschriebenen Wärmerückgewinnungsmodul kombinieren, bei dem gleichzeitig mit einem stetigen Luftwechsel ein Überdruck P+ oder ein Unterdruck P- erzeugt werden kann.
Im Falle einer solchen Kombination könnte der Zuluftstrom 4 und der Abluftstrom 5 über das Aggregat 3 konditioniert werden, damit durch den stetigen Luftwechsel auch beim Erzeugen von Unterdruck P- das gewünschte Temperatur- und Feuchtigkeitsniveau im Gebäude 1 erhalten bleibt.
In der nachstehenden Tabelle 1 sind die für die in Fig. 5 bis 8 markierten Messpunkte Kl, K2, Li und L2 ermittelten Werte der Temperaturen Ti, TA und der relativen Feuchten cpi, cpa und der daraus resultierenden Wasserdampfteildrücke Wa, Wi dargestellt. Der Index A gilt für außerhalb des Gebäudes 1, der Index I für innerhalb des Gebäudes 1. Die Werte wurden innerhalb eines Monats ermittelt.
Die beiden für das gemäßigte Klima geltenden Werte der Messpunkte Kl und K2 zeigen einen Vorzeichenwechsel bei der Differenz Dw der beiden Wasserdampfteildrücke Wa und Wi für außen und innen. Hier wechselt das Druckgefälle von in Richtung nach außen zu in Richtung nach innen innerhalb von 4 bis 5 Tagen. Wasserdampf¬
Temperatur sättigungsdruck relative Wasse rdampf- (T) 100% Feuchte φ teildruck
Kl a 12 1403 88% 1234,64
Kl i 22 2645 57% 1507,65
Differenz Wa-Wi -273,01
K2 a 33 4519 35% 1581,65
K2 i 22 2645 57% 1507,65
Differenz Wa-Wi (Dw) 74
Differenz Wa-Wi (Dw) 1277,15
Differenz Wa-Wi (Dw) 907,42
Tabelle 1
Die Messwerte LI und L2 zeigen, dass zwar die Richtung des Druckgefälles innerhalb eines Monats gleich bleibt, jedoch sich das Maß des Druckgefälles und der Differenz Dw ändert, mit dem die relative Feuchtigkeit φ von außen nach innen in das Gebäude 1 drückt. Entsprechend der Dampfdruckänderung kann der Überdruck P+ mit Rücksicht auf weitere, in diesem Ausführungsbeispiel nicht näher beschriebene Parameter im Gebäude 1 gesteuert werden.
In der nachstehenden Tabelle 2 sind die für die in Fig. 9 und 10 markierten Messpunkte Ml bis M4 ermittelten Werte der Temperaturen Ta, Ti der relativen Feuchte cpa, cpi sowie des daraus resultierenden Wasserdampfteildrucks Wa, Wi für ein heißes Klima im Verlauf von 72 Stunden dargestellt. Dabei wurde für das Klima im Gebäude 1 konstant eine Temperatur Ti von 20 °C und eine relative Luftfeuchtigkeit cpi von 50% angenommen, woraus ein Wasserdampfteildruck Wi von 1170 resultiert. Wasserdampf- Temperatur Sättigungsdruck relative Wasserdampf- (T) 100% Feuchte φ teildruck
Ml a 30 4244 33% r 1400,52
Ml i 20 2340 50% " 1170
Differenz Wa-Wi (Dw) 230,52 2 a 1073 858,4
M2 i 2340 1170
Differenz Wa-Wi (Dw)
Differenz Wa-Wi (Dw)
4 a 1148 85% 975,8
M4 i 2340 50% 1170
Differenz Wa-Wi (Dw)
Tabelle 2
Es ist zu erkennen, dass innerhalb von 72 Stunden dreimal ein Vorzeichenwechsel bezüglich der Differenz Dw der jeweiligen Wasserdampfteildrücke Wa, Wi auftritt, sodass dreimal zwischen Überdruck P+ und Unterdruck P- gewech¬ selt werden muss, um Bauschäden zu vermeiden. Alle 24 Stunden können die klimatischen Bedingungen wechseln und damit ändert sich die Grundlage für die Entscheidung, ob Überdruck P+ oder Unterdrück P- im Gebäude 1 erzeugt werden muss.
Die Vorteile eines vom Außenklima abhängigen zeitnahen Wechsels von Über- und Unterdruck in beliebiger Frequenz bis mehrmals täglich werden deutlich, wenn man berück¬ sichtigt, dass je nach Situation und je nach der Quantität und Qualität der Undichtheiten der Gebäudehülle mehrere Liter Kondensat pro Tag in der Dämmung und Konstruk¬ tion ausfallen können. Eine Abhängigkeit zum Außenklima kann angenommen werden, weil das Innenklima meist relativ stabil mit Werten zwischen 20 und 23°C und 50 bis 58% Luftfeuchte ist. Neben den Differenzen des Wasserdampfteildrucks werden, wie eingangs beschrieben, auch die Differenzen verschiedener Temperatur- und Feuchtigkeitswerte ermittelt und in die Regelung mit einbezogen. Reine auf die Differenz von Temperaturen bezogene Diagramme sind nicht dargestellt, jedoch ist ein Temperaturgefälle von innen nach außen oder umgekehrt ein täglich weltweit festzustellender Zustand .

Claims

Patentansprüche
1. Mess- und Regelverfahren zum Belüften von einem Ge¬ bäude (1) mit zumindest einer Lüftungsanlage (2) und zumindest einer Steuer- und Regelungseinheit (6), wo¬ bei die Lüftungsanlage (2) über zumindest eine sepa¬ rate Gebäudeöffnung (10) zumindest einen in das Gebäude (1) einströmenden geregelten Zuluftstrom (4) und/oder zumindest einen aus dem Gebäude (1) ausströmenden geregelten Abluftstrom (5) erzeugt und zumin¬ dest ein erster aktueller Wert für
al) eine Temperatur Til und/oder eine korrespondierende absolute innere Luftfeuchtigkeit fil und/oder eine korrespondierende relative Luftfeuchtigkeit cpil und/oder ein korrespondierender Wasserdampfteildruck Wil der Raumluft im Inneren des Gebäudes (1) ermittelt und
a2) eine Temperatur Tal und/oder eine korrespondierende absolute äußere Luftfeuchtigkeit fal und/oder eine korrespondierende relative Luftfeuchtigkeit (pal und/oder ein korrespondierender Wasserdampfteildruck Wal der Außenluft außerhalb des Gebäudes (1) ermittelt und der Steuer- und Regelungseinheit (6) zugeführt werden;
b) in Abhängigkeit der Größe der Differenzen mindestens eines Paares T, φ, W der jeweiligen Werte wird ein relativer Überdruck (P+) oder ein relativer Unterdruck (P-) mit der Lüftungsanlage (2) im Gebäude (1) geregelt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die jeweils ermittelten Werte Til, cpil, Wil, Tal, cpal, Wal für eine Berechnung zumindest der folgenden Werte der Steuer- und Regelungseinheit (6) zugeführt werden:
a) ausgehend von Til und cpil unter der Annahme einer konstanten absoluten Feuchte ii eine korrespondierende Temperatur Til,x bei der die relative Feuchtig¬ keit φίΐ,χ einen Wert von X aufweist und/oder
b) ausgehend von Tal und cpal unter der Annahme einer konstanten absoluten Feuchte fal eine korrespondie¬ rende Temperatur Tal,y bei der die relative Feuchtigkeit cpal,y einen Wert von Y aufweist und
c) in Abhängigkeit der Größe der Differenzen der Wer¬ te Tal und Til,x oder der Werte Til und Tal,y der relative Überdruck (P+) oder der relative Unterdruck (P-) geregelt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Werte X
und/oder Y zwischen 0,6 und 1,0 betragen.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem ein relativer Überdruck (P+) erzeugt wird, wenn die jeweilige Differenz Dl,D2,D3,D4, gebildet aus zumindest einem der folgenden Wertepaare einen gewissen maximalen positiven Betrag Bl,B2,B3,B4 überschreitet: Dl: Tal minus Til = Bl;
D2: fal minus il = B2
D3 : Wal minus Wil = B3;
D4: Tal,y minus Til = B .
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 3, bei dem ein relativer Unterdruck (P-) erzeugt wird, wenn die jeweilige Differenz D5,D6,D7,D8, gebildet aus zumindest einem der folgenden Wertepaare einen gewissen maximalen positiven Betrag B5,B6,B7,B8 überschreitet :
D5: Til minus Tal = B5;
D6: fil minus fal = B6
D7 : Wil minus Wal = B7;
D8: Til,x minus Tal = B8.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 und 5, bei dem für den Fall, dass die Differenzen Dl bis D8 kleiner als die maximalen Beträge Bl bis B8 sind, die Diffe¬ renzwerte quantitativ verglichen werden und
a) ein Überdruck (P+) oder
b) ein Unterdruck (P-) oder
c) eine Druckbalance durch die Lüftungsanlage (2) eingestellt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Maß des Überdrucks (P+) oder des Unterdrucks (P-) in Abhängigkeit zu ei¬ nem oder mehreren jeweils aktuell herrschenden Werten a) des Atmosphärendrucks Pa um das Gebäude (1) und/oder
b) des Gebäudeinnendrucks Pi im Gebäude (1)
geregelt wird, wobei der Atmosphärendruck Pa im We¬ sentlichen aus am Gebäude (1) herrschenden dynami¬ schen Drücken und der Gebäudeinnendruck Pi im Wesent¬ lichen aus im Gebäude (1) herrschenden statischen Drücken resultiert. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Maß des Überdrucks (P+) oder des Unterdrucks (P-) auch in Abhängigkeit der Dichtheit des Gebäudes (1) eingestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuluftstrom (4) durch ein Aggregat (3) bezüglich seiner Temperatur und/oder seiner relativen Luftfeuchtigkeit konditio¬ niert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unabhängig von einem Überdruck (P+) oder einem Unterdruck (P-) im Gebäude (1) ein stetiger Luftwechsel durch unterschiedlich große Zuluftströme (4) und Abluftströme (5) erfolgt, wobei hierzu eine zweite Gebäudeöffnung vorgesehen ist, die auch mit der Lüftungsanlage (2) verbunden ist .
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gebäudeöffnung (10) im Dachbereich und die zweite Gebäudeöffnung tiefst möglich am Gebäude (1) vorgesehen ist und je nach Verteilung des Gebäudein¬ nendrucks Pi jede der beiden Gebäudeöffnungen (10) für den Zuluftstrom (4) und/oder für den
Abluftstrom (5) verwendet wird.
Lüftungsanlage (2) mit einer Steuer- und Regelungs¬ einheit (6) zum Betreiben eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
System bestehend aus einer diffusionsdichten oder diffusionsoffenen, feuchtevariablen Luftdichtung für innen und außen an Gebäuden (1) mit einer Lüftungsanlage (2) nach Anspruch 12.
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