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Ausgewählte Ausgabe: 10-2017 Ansicht: Modernes Layout
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Bestimmung des sommerlichen Außenluft-Auslegungszustands für Komfortklimatechnik

TGA-Planung und Ausführung befinden sich seit jeher im Spannungsfeld zwischen dem Erfolg schuldenden Werkvertragsrecht und dem (vermeintlichen) Wunsch des Auftraggebers nach geringen Investitionskosten. Während viele Studien, Veröffentlichungen und technische Regelwerke den Raumluftzustand und die damit einhergehende thermische Behaglichkeit im Detail beschreiben, so gibt es auf den für die Auslegung der Anlagentechnikkomponenten Luftkühler und Kälteerzeugung wichtigen Außenluft-Auslegungszustand nur wenige Hinweise.


Dieser Beitrag vergleicht in verschiedenen Quellen genannte sommerliche Auslegungszustände für Karlsruhe im Rheingraben mit aufgezeichneten Wetterdaten des Deutschen Wetter Dienstes DWD und stellt die Frage nach als Folge des Klimawandels zu erwartenden Auslegungskriterien für die Komfortklimatechnik.

Auslegungskriterien

In der 16. Auflage des Rietschel aus dem Jahr 1970 [6] beschreibt das Standardwerk die Komponenten der Kühlleistung von Oberflächenkühlern. Danach ist die Kühlleistung definiert als die Summe aus der sensiblen und latenten Kühllast der konditionierenden Zonen, der Leistungsbeiträge zur Kühlung und Entfeuchtung der Außenluft sowie der zum Ausgleich der Wärmegewinne in Zentrale und Kanalsystem notwendigen Kühlenergie. Das heißt, die Kühlleistung eines Oberflächenkühlers ist größer als die Gebäudeeigenschaft „Kühllast“.
Für die weitere Behandlung soll hier der Term „Außenluftkonditionierung“ eingeführt werden, der die theoretische Leistung des Luftkühlers beschreibt, die notwendig ist, um Luft mit Außenluftkondition bezüglich der Temperatur und der Feuchtebeladung nach vorheriger Abkühlung in der Wärmerückgewinnung im Luftkühler auf Raumlufttemperatur und Raumluftfeuchte zu konditionieren. Die oben beschriebenen Zusammenhänge sind in Bild 1 schematisch dargestellt. Dabei wird hier vereinfachend angenommen, dass der Raumluftzustand dem Abluftzustand und entsprechend auch dem Umluftzustand entspricht.

Bild 1 Schematische Darstellung der Komponenten der Leistung eines Luftkühlers

Bild 1
Schematische Darstellung der Komponenten der Leistung eines Luftkühlers

Historie des sommerlichen Außenluftzustands

Früher war alles – nun ja, zu mindestens anders. Im Rietschel/Raiß aus dem Jahr 1970 [6] war noch zu lesen, dass man in Deutschland für die Anlagenauslegung für den Sommerfall mit nur zwei Klimazonen auskommt; einer Klimazone für das Binnenland mit einer Maximaltemperatur von 32 °C und einer Klimazone für die Küstengebiete mit 29 °C. Bezüglich der maximalen Feuchte wird berichtet, dass für mitteleuropäische Verhältnisse diese einheitlich „mit 12 g/kg trockener Luft“ anzusetzen sei. Dies entspricht für das Binnenland einem Außenluftzustand von 32 °C bei 40 % relativer Feuchte; häufig kurz „32/40“ genannt. Der Auslegungs-Feuchtewert nimmt Bezug auf Wetterdaten der Station Potsdam für die Jahre 1929/1930. Woher dieser Ansatz kommt, ist ausführlich in der Veröffentlichung von Albers und Eyrich [2] beschrieben.
 Wer sich einmal im Sommer im Oberrheingraben aufgehalten hat, kann die These von den zwei Klimazonen für ganz Deutschland nur schwer nachvollziehen. Gerade in diesem Jahr (2017) waren bereits im Juni Spitzentemperaturen von über 37 °C bei extrem hoher Luftfeuchte zu ertragen, wie die ver-sammelte Klimabranche anlässlich des 50sten Jubiläums der CCI am 22. Juni 2017 in Karlsruhe erfahren musste.
ASHRAE [3] veröffentlicht in seinem „Handbook of Fundamentals“ Anlagenauslegungsdaten für Hunderte von Orten auf allen fünf Kontinenten als Kombination aus Trockenkugeltemperatur und der mittleren Feuchtkugeltemperatur für den Sommer- und den Winterfall. Die Repräsentanzstation für den Oberrheingraben ist zwar die Wetterstation Mannheim; ASHRAE gibt aber die Auslegungsdaten leider nur für das nahe gelegene Heidelberg zum Beispiel für ein Überschreitungsrisiko von 0,4 % (entspricht etwa 36 Stunden im Jahr) an. Diese Auslegungsdaten sind mit 32,1 °C bei einer Feuchtkugeltemperatur von 20,3 °C angegeben. Das entspricht einer Feuchtebeladung von 10,3 g/kg bzw. einer relativen Feuchte von etwa 34 %.

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Autoren

Prof. Dr.-Ing. Helmut E. Feustel

Studium und Promotion am Hermann-Rietschel-Institut der TU Berlin, danach für 15 Jahre Staff Scientist und Pricipal Investigator am Lawrence Berkeley National Laboratory der University of California in Berkeley; seit 2001 Hochschullehrer an der Hochschule für Technik und Wirtschaft in Berlin und seit 2007 von der IHK zu Schwerin öffentlich bestellter und vereidigter Sachverständiger für Lüftungs- und Klimatechnik.

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