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Klima in Mittel- und Nordeuropa (einige Regionen
ausgenommen) bietet gute Voraussetzungen für die passive
Kühlung mit natürlicher
und mechanischer Lüftung, weil auch
während der heißesten Sommertage die Nächte
unter 20 °C abkühlen. Auch der Einsatz eines Erdwärmetauschers
oder ein Luftbrunnen
kann die Außentemperatur absenken. Mit diesen Temperaturen
können bei richtigen Rahmenbedingungen die Wärmelasten
des Tages abgeführt werden.
Die wichtigsten Rahmenbedingungen sind:
- Begrenzung der Wärmelasten
- Kühllasten (Summe aus internen und externen Lasten)
- Speichermasse im Gebäudeinneren
(Massivbau) oder Materialien mit hohem
thermischem Speichervermögen (Phasenwechselmaterialien
- PCM)
- Ein auf die Nachtlüftung
abgestimmtes Lüftungskonzept
Da bei diesem
Lüftungskonzept die Wärme überwiegend
nur in der Nacht oder in den Morgenstunden
abgeführt werden kann, muss vor allem die Überwärmung
der Räume tagsüber vermieden werden. Dazu ist die
Reduktion der Wärmelasten auf ein möglichst geringen
Wert eine wichtige Voraussetzung (Passive
Gebäudekühlung). Ergibt die Summe
aus internen und externen Lasten max. 150
Wh/m²d, so kann man davon ausgehen, dass diese Lasten
durch eine Nachtlüftung abgeführt
werden können.
Mechanische Nachtkühlung
Neben einer natürlichen
Nachtlüftung kann auch mit einer kontrollierten
Wohnungslüftung (KWL) ein Haus "gekühlt"
werden. In beiden Fällen sollte das Haus ein hohes
thermisches Speichervermögen (Massivbau, PCM-Material)
haben.
Wenn im Sommer die Außenluft
über einen Erdwärmetauscher oder
Luftbrunnen leicht abgekühlt oder direkt
von Außen zur Nachtkühlung
(Free
Cooling) verwendet werden soll, dann darf
sie nicht durch den WRG-Wärmetauscher
geleitet werden. Um das zu erreichen, wird ein Bypass
eingesetzt. Über eine Umschaltklappe
mit Stellmotor wird entweder die Ab-/Fortluft
oder die Außen-/Zuluft am Wärmetausche
vorbeigeführt.
Der Bypass kann manuell von Hand
oder automatisch durch eine Bypass-Regelung
(Steuerplatine, Temperaturfühler in der Ab- und Außenluft)
auf den Stellmotor betrieben werden. Außerdem
ist es sinnvoll, den Volumenstrom zu erhöhen
(>3 h-1), damit der Kühleffekt
verbessert wird.
Die Reinigung der Luft erfolgt
über einen zusätzlichen Filter
(möglichst Pollenfilter) im Bypass. |
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| Sommerbetrieb |
| Quelle:
Vaillant GmbH |
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| Winterbetrieb |
| Quelle:
Vaillant GmbH |
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Bypass-Regelung
Natürliche
Gebäudeklimatisierung - Dipl.-Ing. Bertram
Witz |
Natürliche Nachtlüftung
Bei der natürlichen Lüftung werden
Lüftungsöffnungen und Druckdifferenzen zwischen
innen und außen benötigt. Eine Thermik über
mehrere Geschosse (z. B. Treppenhaus, Wohngalerie) kann
hilfreich sein. Der thermische Auftrieb
wird nur dann wirksam, wenn die Raumluft wärmer ist
als die Außenluft bzw. eine Druckdifferenz durch den
Windanfall erzeugt wird. Es können Luftwechselraten
von über 10 h-1 erreicht werden. Der große
Vorteil bei der natürlichen Lüftung liegt im ausreichender
Luftaustausch bei geringen Betriebskosten. Natürlich
müssen die Lüftungsöffnungen am Tage geschlossen
sein. |
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Bei der Nutzung
der Nachtlüftung zur Kühlung
sind folgende Dinge zu beachten:
- Eine hinreichende Außenluftqualität (Gerüche,
Schadstoffe, Feinstaub)
- Einbruchsschutz und Sicherheitsauflagen
- Brandschutz und -auflagen
- Witterungswechsel wie z. B. Schlagregen und Wind
- Lärmschutz und Akustik
Eine freie Nachtlüftung ausschließlich über die
Fenster ist daher in vielen Fällen nicht ausreichend machbar
oder wirksam.
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In
vielen Fällen ist es nicht oder nur schwer möglich,
Fenster von Hand zu betätigen, zu öffnen und zu
kippen. Neben der Steigerung des Bedienkomforts werden motorische
Fensterantriebe zur automatischen Öffnung
von Lüftungsfenstern und Oberlichtern
für die natürliche Gebäudelüftung
(z. B. Nachtlüftung. Wintergarten, Werkhallen)
eingesetzt. Sie übernehmen die Betätigung der Fenster
und das Bewegen der Fensterflügel, und das auch über
eine handliche Fernbedienung oder einen Schalter.
Motorische Antriebe gibt es in verschiedenen
Varianten. |
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Zahnstangenantriebe
mit VdS-Zulassung |
Quelle:
SIEGENIA-AUBI KG |
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Zahnstangenantriebe
sind im Gegensatz zu Kettenmotoren sehr druck- und knickstabil.
Diese Antriebe werden für das Bewegen von Dachfenstern
und Lichtkuppeln eingesetzt, diese Fensterarten zeichnen
sich zumeist durch ein hohes Eigengewicht aus. |
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Kettenantrieb |
Quelle:
SIEGENIA-AUBI KG |
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Der
Kettenantrieb kann für die Fensterarten
Drehkipp-, Drehfenster, Oberlichter, Kippflügel,
Dachfenster und Lichtkuppeln eingesetzt werden. Die
schlanke Optik und die geringen Abmessungen bedeuten
eine geringe optische Beeinträchtigung des Fenster
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Luftqualitätssteuerung
- Fensterlüftung |
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| Mit
der MSR Luftqualitätssteuerung
öffnen sich VELUX Elektro- und Solarfenster
bedarfsgerecht automatisch. |
Quelle:
VELUX Deutschland GmbH |
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Auch
ohne eine mechanische Lüftungsanlage
ist ein regelmäßiger automatischer
Luftaustausch in Wohn-, Geschäfts-
und Gewerbebereichen durch die Sensorkombination
von Luftfeuchte- und VOC-Sensor
in Verbindung mit VELUX Elektro- und Solarfenstern
(Automatikfenster) möglich.
Die MSR
Luftqualitätssteuerung
(Luftqualitätsregler) steuert die Fensteröffnung
bedarfsgerecht. |
Ein
Sensor misst die Luftfeuchtigkeit
und ein zweiter Sensor misst die Schadstoffkonzentration,
die sogenannten VOCs (Volatile
Organic Compounds), die flüchtigen
organischen Verbindungen in der Luft, in
Wohnräumen. Wenn die Grenzwerte
überschritten sind, werden die Fenster
kabellos per Funk geöffnet.
So können Schadstoffe oder feuchte
Luft gegen trockene, frische Luft ausgetauscht
werden. Dabei ist die Lüftungsempfindlichkeit
individuell einstellbar. Ein Regensensor
am Fenster verhindert, dass sich diese bei
Niederschlag öffnen und ein zusätzlich
integrierter Temperatursensor
schließt die Fenster, wenn die Raumtemperatur
unter 16 °C fällt. |
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| Korrelation
CO2 - VOC (Aufzeichnung während
einer Besprechung) |
Quelle:
MSR-Electronic-GmbH |
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VOC-Sensor |
Beim
dem Metalloxid Halbleiter Sensor wird die
elektrische Leitfähigkeit des nanokristallinen
Metalloxids gemessen, welches auf einen
beheizbaren Substrat aufgebracht ist. Die
typische Betriebstemperatur liegt bei 300
- 400 °C. Die Dotierung des Metalloxids
mit Edelmetallen bewirkt eine positive Empfindlichkeit
gegenüber brennbaren Gasen wie VOCs,
Kohlenmonoxid und Erdgas. Die Dotierung
erlaubt die Anpassung an die Bedürfnisse
der Messaufgabe. VOCs werden an der Sensoroberfläche
teilweise oder vollständig durch den
Sauerstoff des Metalloxids verbrannt. Die
bei diesem Prozess im Halbleiter freigesetzten
Elektronen führen zu einer Erhöhung
der elektrischen Leitfähigkeit. Nach
dem Ende des Verbrennungsprozesses kehrt
das Metalloxid durch den Einbau von Luftsauerstoff
in seinen Ausgangszustand zurück, wobei
die Leitfähigkeit wieder den Ausgangswert
annimmt. Die Änderung der der Leitfähigkeit
wird über den integrierten Microcontroller
ausgewertet und als Standard Signal ausgegeben. |
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Typische
Raumluftverschmutzer (VOCs und andere) |
Quelle:
MSR-Electronic-GmbH |
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... aber  |
Hohe
Temperaturdifferenzen zwischen innen und
außen sollten vermieden werden. Wichtig ist
nicht die absolute Temperatur im Raum, sondern der Temperaturunterschied
zum Aufenthalt im Freien. Die Differenz zwischen der Außen-
und Innentemperatur sollte also nicht zu groß gewählt
werden, da sonst Erkältungsgefahr besteht.
Hier lautet die Empfehlung: maximaler Temperaturunterschied von
6 K (°C). So sollte z. B. bei einer Außentemperatur von
32 °C die Raumtemperatur nicht tiefer als 26 °C eingestellt
werden. Wird diese Regel angewendet, kann sich der menschliche Organismus
regeneriert und erholt sich nach einem heißen Sommertag schneller.
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Erkältung
im Sommer und die "Sommergrippe" sind
keine Seltenheit. Die Auskühlung der Schleimhäute durch
Klimaanlagen, Zugluft und eisgekühlte Getränke schwächen
das Immunsystem. 20 Prozent aller Grippeinfektionen
treten nicht im Herbst oder Winter, sondern zur warmen Jahreszeit
auf. |
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| Qua'a
Empfangshalle |
| Quelle:
lrz-muenchen.de |
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Auch
in Südeuropa und im Orient sind diese Techniken
schon seit Jahrhunderten bekannt. |
Der
„Qua’a“ ist ein zentraler
Raum im Obergeschoss, der dem Gästeempfang dient.
Traditionell setzt er sich aus drei ineinander übergehenden
Räumen zusammen: Einem geschlossenen, höher
gelegenen Nischen, den Iwanen. Dieses Raumsystem bildet
einen geschlossenen Kreislauf für die zirkulierende
Luft, die im Innenhof durch den Springbrunnen weiter
abgekühlt wird. Die heißer werdende Luft
steigt in einem hohen Turm, dem „Shuksheika“,
auf und kann dort über Lüftungsklappen, den
„Mashrabiya“, austreten. Im Winter können
die Öffnungen geschlossen werden, um die warme
Luft im Innenbereich zu halten. Quelle: ARCHITEKT
HASSAN FATHY - lrz-muenchen.de |
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