Energieeffiziente Raumluftkonditionierung

Strömungssensoren für bedarfsgeregelte Luftführung in RLT-Anlagen

St. Georgen, (PresseBox) - Raumlufttechnische Anlagen mit bedarfsgeregelter Luftführung verbessern die Klimaverhältnisse und bieten zudem enormes Energiesparpotential. SAUTER-Cumulus setzt zur exakten Volumenstrommessung auf Strömungssensoren von SCHMIDT Technology auf Basis thermischer Anemometrie.

Die primären Ziele jeder Raumluftkonditionierung sind eine optimale Temperatur, eine ideale relative Feuchte und mit wachsendem Focus auch die Niedrighaltung der CO2-Konzentration. Darüber hinaus machen Themen, wie zunehmende Dichtigkeit und Dämmung von Gebäuden oder Wärmerückgewinnungen, die Gebäudeautomation – sprich die Klimaregelung – immer anspruchsvoller.

Zusätzliche Anforderungen an die Klima- und Lüftungstechnik entstehen, wenn etwa Überdrücke wie in Reinräumen herzustellen bzw. aufrecht zu erhalten, Strömungsrichtungen zu gewährleisten, Grenzwerte einzuhalten oder Mindestluftmengen gefordert sind: Wenn also die Sicherheit von Produktionsprozessen oder Produktqualität in den Vordergrund rückt. Ein Blick auf die rapide anwachsende Flut von Normen, Richtlinien und Vorschriften spiegelt die zunehmenden Anforderungen an raumlufttechnische (RLT) Anlagen wider.

Ökologische und ökonomische Aspekte

All das steht in direktem Kontext mit Energieverbrauch, sprich Kosten. Aus diesen Gründen entwickelt, produziert und vertreibt SAUTER-Cumulus energieeffiziente Gesamtlösungen für die intelligente Raumautomation. „Dazu gehört eine adäquate Sensorik für die Temperatur-, Feuchte-, CO2- und Volumenstrommessung“, erklärt Diplom-Ingenieurin Claudia Zeller von der SAUTER-Cumulus GmbH. In direktem Zusammenhang mit dem Energieverbrauch spricht die Produktmanagerin eines weltweit führenden Lösungsanbieters für Gebäudeautomationstechnologie vor allem die Volumenstrommessung an. Sie dient in raumlufttechnischen Anlagen direkt dem Betrieb der Ventilatoren. Also jener Komponenten, die die Volumenströme durch die Lüftungsanlage transportieren. Energetisch formuliert setzen sie die aufgenommene elektrische Energie in Druck- und Bewegungsenergie um. Kernkomponente einer intelligenten Raumautomation ist folglich eine Regeltechnik, um die zu transportierenden Luftmengen auf einen minimalen Bedarf zu reduzieren, der zur Aufrechterhaltung der Luftqualität und des thermischen Umfeldes benötigt wird. Dazu gehören frequenzgesteuerte Ventilatoren oder stetig angesteuerte Luftklappen.

Zur exakten Messung der Volumenströme in einem weiten Messbereich von nahezu Null, also vom Anlaufen der Ventilatoren bis zum Maximum, das in solchen Anlagen bei 7.. 8 m/s liegen kann, sind bisher gängige Messmethoden, wie die so genannten Messblenden, immer weniger geeignet. Eine adäquate Lösung sind Strömungssensoren auf Basis der thermischen Anemometrie. Die auch unter dem Begriff der Hitzdrahtanemometrie bekannte Messmethode erlaubt eine direkte Erfassung von Volumenströmen.

In Strömungssensoren wie den SS 20.250 oder SS 20.260 von SCHMIDT Technology wird das Sensorelement kontinuierlich aufgeheizt und diese Temperatur mittels einer Regelschaltung 40K über der Mediumstemperatur konstant gehalten. Gemessen wird nun die Leistung die nötig ist, um diese Temperatur gegenüber dem strömenden Medium, sprich der Luft, aufrecht zu halten. Das über einen sehr weiten Messbereich starke Ausgangssignal ist ein Maß für die vorliegende Strömungsgeschwindigkeit.

„Der Vorteil dieser Sensoren für Lüftungs- und Klimaanwendungen ist, dass bei der Regelung frequenzgesteuerter Ventilatoren oder stetig angesteuerter Luftklappen gezielt auf Veränderungen der benötigen Luftmenge reagiert wird“, bestätigt Claudia Zeller. Besonders in Bereichen, in denen Anforderungen an Produktionsprozessen oder Produktqualität oder an hygienische Luftverhältnisse bestehen, ist eine exakte Messung der Volumenströme und nicht zuletzt deren Dokumentation notwendig. Darüber hinaus birgt eine möglichst minimale, bedarfsgeregelte Luftführung ein enormes Energiesparpotential.

Aus der Praxis:

Volumenstrommessung im fernen Japan

Nicht erst seit dem Fukushima-Unglück ist in Japan der energieeffiziente Betrieb von Klimaanlagen ein wichtiges Kriterium. Er wird sogar vom Gesetzgeber gefordert. Als Anwendungsbeispiel für eine fortschrittliche Klimatisierung wurden im Iino-Building (www.iino.co.jp/iinobuilding) in Tokio insgesamt 45 Hantelkopfsensoren vom Typ SS 20.500 zur Überwachung und Regelung der Klimaanlage eingebaut. Vorausgegangen war eine akribische Untersuchung aller zur Verfügung stehenden Messsysteme mit dem Ergebnis, dass der SS 20.500 die hohen Anforderungen (1% Genauigkeit!!) erfüllte. Ziel der extremen Anstrengungen war ein „Top-level-office“ in Bezug auf den CO2-Ausstoß zu bekommen. Die Erfüllung diese Kriterien wurde von einer externen Prüfstelle zertifiziert: 46% weniger CO2-Ausstoß wie ein vergleichbares Gebäude.

Ein weiteres Vorzeigeobjekt hinsichtlich Energieeffizienz mit SCHMIDT Strömungssensoren entsteht im Moment im exklusiven Marounuchi-Geschäftsviertel in der City von Tokio: Das „New Tokio Post Office“. Die SCHMIDT Strömungssensoren wurden deshalb ausgewählt, weil sie neben der extremen Genauigkeit auch die Strömungsrichtung detektieren können (Rückströmung). Dies ist mit den herkömmlichen Messsystemen nicht möglich.

Anhang:

Die wichtigen Normen hinsichtlich Volumenstrombestimmung im Überblick:
- DIN EN 13779
- Lüftung von Nichtwohngebäuden –
- Allgemeine Grundlagen und Anforderungen für Lüftungs- und
- Klimaanlagen und Raumkühlsysteme
- Dimensionierung des Außenluftvolumenstroms von freien und ventilatorgestützten Lüftungssystemen pro Person oder pro Fläche

DIN EN 15251
- Eingangsparameter für das Raumklima zur Auslegung und Bewertung der Energieeffizienz von Gebäuden – Raumluftqualität, Temperatur, Licht und Akustik
- Dimensionierung des Außenluftvolumenstroms von ventilatorgestützten Lüftungssystemen, Kriterien zur Überwachung von Innenraumklima, verschiedene Kategorien von Innenraumklima für Wohn- und Nichtwohngebäude

DIN EN 15232
- Energieeffizienz von Gebäuden –
- Einfluss von Gebäudeautomation und Gebäudemanagement
- Klassifizierung von Wohngebäuden und Nicht-Wohngebäuden nach Energieeffizienz

DIN EN 15242
- Lüftung von Gebäuden – Berechnungsverfahren zur Bestimmung der Luftvolumenströme in Gebäuden einschließlich Infiltration

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