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1
Aktive Überströmung für SchulgebäudeNeue Möglichkeiten für die Nachrüstung
von Lüftungsanlagen.
assoz. Prof. Dr.-Ing. Rainer PflugerUniversität Innsbruck
Unit Energy Efficient BuildingsTechnikerstr. 13, A-6020 Innsbruck, [email protected]
5. Innenraumtag des Arbeitskreises Innenraumluft„Raumklima in Schulen und Unterrichtsräumen“
18.11.2014
The research leading to these results has received funding from the European Community’s Seventh Framework Programme (FP7/2007-2013) under grant agreement n° 260162
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Aktive Überströmung im Wohnungsbau 2
Wie funktioniert aktive Überströmung?(Das Prinzip wurde ursprünglich für den Wohnungsbau entwickelt)
Aktiver Über-strömer
Schlafzimmer
Schlafzimmer
Wohnzimmer
Küche
BadWC
Heat recover unit
Abstellraum
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3
Aktive Überströmung für Schulgebäude nach B. Kegel
Source: Stadt Zürich, Amt für Hochbauten, Schlussbericht, Lüftung für Schulen, Studie zu geeigneten Lüftungen für Schulhäuser bei Modernisierungen, Fachstelle Energie- und Gebäudetechnik, Verein Minergie, Zürich 2011
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Aktive Überströmung
� Kein Zuluftkanalnetz
� Einfache Abschaltung unbelegter Klassenräume
� Einfache und kostengünstige CO2-Regelung
� Geringere Lüftungseffizienz (Mischlüftung, keine Kaskade)
� Nur möglich mit dauerhaft geöffneten Brandschutztüren
� Nicht möglich bei Garderoben oder Schulspeisung im Flurbereich
Vorteile:
Nachteile:
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Zuluftverteilung über Treppenhaus und Flur (Schnitt vert ikal)
Dachboden
Flur
Flur
Flur
Tre
ppen
haus
15 000 m3/h
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Quelle: ATREA
Zentralgerät und Abluftkanäle im DachbodenSeperate Anlage für K üche und Werkräume im EG
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Zuluftverteilung über den Flur, Absaugung in WC und Garderobe
Aktive Überströmung
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Horizontale Zuluftverteilung über den Flur, aktive Überströmung in die Klassenzimmer
450
m3 /
h
Aktiver Überströmer mit Schalldämpfer
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9
Aktive Überströmung für KlassenräumePrototyp im Rahmen des EU-Projektes 3ENCULT (Projektleitung EURAC (IT)
entwickelt (UIBK, AT) und gebaut (Fa. ATREA, CZ)
Denkmalgeschütztes Schulgebäude, Neue Mittelschule Innsbruck Hötting
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Ventilatorbox
Kulissenschalldämpfer
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Montage der perforierten Textilschläuche
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Laser perforation
Strömungsvisualisierung Messung der Luftgeschwindigkeit mit Anemometern
(Quelle: Prihoda, CZ)
Strömungsvisualisierung (Fa. Prihoda, CZ)
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Prototyp-KlassenräumeNMS-Hötting
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Kulissen-schalldämpfer
Schallabsorberplatte
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Passives Überströmelement
Auslass im Flur
Einlass im Klassenraum
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Auslegung der aktiven Überströmer
� 22 Klasse ȧ 20 Schüler + 1 Lehrer
� Zuluft 15 000 m 3/h mit WRG
� 450 - 700 m3/h pro Klassenraum
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Einsparpotenzial durch Wärmerückgewinnung
Einsparung Lüftungswärmeverluste28,5 kWh/(m²a) = 17% *UND bessere Luftqualität
*nur in Kombination mit verbesserter Luftdichtheit, sonst nur 6 kWh/(m²a)
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Steuerung und Regelung der Ventilatoren
smoke
sensors
PI controller
Max. CO2
Sensor 1...4
CO2-Setpoint
(6:45-7:45) on
CO2-sensors
corridor
CO2-sensor
staircase
presence sensors
class room
active
overflow fan
emergency off
central fans
Zentralventilator geregelt nach CO2 im Flur
Aktiver Überströmer: on per Zeitschalturoff über Bewegungsmelder
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Dynamische Simulation der CO 2-Konzentration
Randbedingungen: Klassenbelegung a 20 SchülerInnen im Alter von 10 bis 14 Jahren jeweils ca. 5 h/d, Unterrichtsbeginn 7:45 a.m.; (CO2-Quelle 12 l/h pro Schüler); CO2-Konzentration der Außenluft 400 ppm; Volumenstrom der aktiven Überströmung 700 m³/h
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Messung der CO 2-Konzentration an verschiedenen Stellen und h öhen in Klassenraum und Flur
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Messung der CO 2-Konzentration in Musterklassen u. Flur25 Sensoren (HUMLOG 20, E+E) Volumenstrom 450 m 3/h (< 31 dB(A) in beiden Klassenräumen)
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Vergleich CO 2 Klasse 1 (aus), Klasse 2 (450 m ³/h)
Luftqualität mit und ohne aktiver Überströmung 22
Luftqualitätsstufennach EN 13799
Klasse 1 (aus)
Klasse 2 (an)
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ContaminantRemoval
Effectiveness
Energy use [Wh/m3] (W)
Sound level [dB]
Mean value of CO 2concentration (standart deviation) in the occup.
zone [PPM]
Average CO 2 onthe room supply
Max CO2 onthe room exhaust
Classroom 1 and 2at the flow rate 450 m3/h
1,04 ±0,160,068 Wh/m3
(30W)31 dB 889 (141)PPM 472 PPM 1192
Schallmmessung , Energieeffizienz und Raumluftqualität
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Ventilator
Lufteinlass mit Schalldämpfer
Schalldämpfer
FlurKlassenraum
Anlagengeräuschpegel in Klassenräumen Lp,A,nT max 35 dB
Önorm B 8115-2 (Standard-Schallpegeldifferenz zwischen Klasse und Flur). Rw 38 dB. Rw Tür min 28 dB
Zulässige Anlagengeräuschpegel und mindesterforderlic he Luftschalldämmung nach Schulbaurichtlinie (Önorm B8115 -2)
Laserperforierter Textilschlauch
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� Verbesserung der Raumluftqualität von IDA 4 auf IDA 2 bis IDA 3
� Hohe Stromeffizienz (0,09 Wh/m³) = 31W (at 450m³/h)(Passivhaus-Grenzwert 0.45Wh/m3)
Summe aus aktiven Überströmern plus Zentralventilatoren < Standardsystem
� Zugfreie Lufteinbringung mit perforierten Textilsch läuchen wenn
Strömungsrichtung an die Decke
� Mittelere CO 2 –Konzentration im Klassenzimmer 889ppm (400 ppm außen)
� Zentralventilator nach CO2 im Flur geregelt, Überström-Ventilatorennach Zeitschaltuhr und Bewegungsmelder
Zusammenfassung
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Danke für Ihre Aufmerksamkeit!
assoz. Prof. Dr.-Ing. Rainer Pfluger
www.3encult.eu/en/deliverables
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Testbetrieb mit Fortluftventilator im Garderobenrau m
Fortluftventilator für Test
Zuluft vom Treppenhaus
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Finished Prototype classrooms and its differences
Classroom 1:• Daylight redirection• Double gazing at inner layer of box-type
windows + airtightness• Daylight depending artificial light (LED,
colour temp. adapt.)• Internal insulation: PU-boards with capillary
active wicks• Organic fibre elements as sound absorber
Classroom 2:• Artificial light by fluorescent lamp• Light integrated in sound absorber• repainted box-type windows• internal insulation: cellulose fibre with loam
boards• perforated gypsum plaster board as sound
absorber