MOLL, Lothar (Rheintalstraße 39, Schwetzingen, 68723, DE)
| 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. |
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 .
Next Patent: IMMUNOGLOBULIN SINGLE VARIABLE DOMAINS DIRECTED AGAINST CXCR7