C. Lüftungstechnik / MVI
Medien-, Versorgungs- und Installationstechnik / Hochschule Albstadt-Sigmaringen / Studiengang: Master Facility and Process
Medien-, Versorgungs- und Installationstechnik / Hochschule Albstadt-Sigmaringen / Studiengang: Master Facility and Process
Skizzieren Sie in untenstehendem Mollier-Diagramm die Luftkühlung und Entfeuchtung bei einer Ausgangstemperatur von 45' und 2Oo/o relativer Luftfeuchte und einer Endtemperatur von 20"C.
Skizzieren Sie im Mollier-Diagramm die Luftbefeuchtung mittels Dampfs von 100' c bei einer Ausgangstemperatur von 20'c und einer relativen Luftfeuchte von 20% sowie einer relativen Luftfeuchte von 60% als Endwert. Wie hoch ist die absolute Zunahme des Wassergehalts?
Was versteht man unter der Luftwechselzahl LW?
Die Luftwechselzahl gibt an, wie oft innerhalb einer Stunde die gesamte Raumluft erneuert wird.
Welche Parameter gehen bei der Berechnung der Kühllast grundsätzlich ein?
Innere Kühllasten:
- Personenwärmeabgabe (Personen & deren Tätigkeiten)
- Wärmeabgabe der Beleuchtung
- Wärmeabgabe von Maschinen
Äußere Kühllasten:
- Sonneneinstrahlung durch Fenster
- Transmissionswärme durch Bauteile
Welche Vor- und Nachteile haben raumlufttechnische Anlagen, die als Niederdruckanlagen ausgelegt sind, gegenüber Hochdruckanlagen?
Vorteil:
- Wirtschaftlicher
- weniger Beeinträchtigung durch geringere Strömungsgeschwindigkeit
Nachteil:
- größere Kanalquerschnitte
Beschreiben Sie bei raumlufttechnischen Anlagen das Prinzip des konstanten Volumenstroms (KVS) und des variablen Volumenstroms (VVS).
KVS: Anpassung der Temperatur in der Zentrale
VVS: Konstante Temperatur, Angleichung der Raumtemperatur über variablen Zuluft-Strom
Erläutern sie das Prinzip einer Zweikanal-Hochdruck-Klimaanlage.
Die Zuluft ist intern verteilt in zwei Kanäle. In einem wird die Zuluft gekühlt, in dem anderen wird die Zuluft erhitzt. Diese Kanäle steuern jeden Raum separat an. So können alle Räume unterschiedlich temperiert werden.
Nachteil:
- zusätzlicher Kanal muss eingebaut werden, im Gegensatz zur Einkanal-Hochdruck-Klimaanlage
Skizzieren sie das Prinzip eines Hochdruck-Induktion-Gerätes.
Jedes Gerät pro Raum kann individuell geregelt werden
Welche Möglichkeiten gibt es, in einer Klimazentrale die Luft zu erhitzen?
- Lufterhitzer für Warmwasser und Dampf
- Elektrischer Lufterhitzer
Welche drei Möglichkeiten gibt es für die Luftkühlung bei raumlufttechnischen Anlagen?
- direkte Luftkühlung: der im Luftstrom aufgestellte Oberflächenkühler übernimmt die Funktion des Verdampfers der Kältemaschine, der von Kältemittel durchflossen wird. Anwendung bei kleinen Anlagen
- Indirekte Luftkühlung: Versorgung des Luftkühlers mit kaltem Wasser aus Kältezentrale
- Nassluftkühler: Luft wird in einem Luftwäscher in Berührung mit zerstäubtem Kaltwasser gebracht (s. auch Luftbe- und -entfeuchtung)
Erläutern sie das Prinzip einer Kompressions-Kältemaschine
Prinzip wie Kühlschrank:
Verdichter:
- Verdichtet das heiße, gasförmige Kältemittel. Zudem hält er dem Kreislauf in Gang.
Verflüssiger:
- Sorgt dafür, dass das heiße, nach immer z.T. gasförmige Kältemittel Wärme an die Umgebungsluft abgibt, während es sich verflüssigt
Drossel:
- Verringert Durchfluss Kältemittel, welches unter Druck steht.
- Durch Druckreduzierung kann sich Kältemittel entspannen, während es gasförmig wird, nimmt es die Energie der Warmen Luft auf, welche sich dadurch abkühlt.
- Das Gasförmige Kältemittel wird vom Verdichter angesaugt und der Kreislauf beginnt von vorne.
Erläutern Sie das Prinzip der Wasserrückkühlung in einem Kühlturm wie es bei großen RLT-Anlagen eingesetzt wird.
Zur Energieeinsparung wird das aus dem Kondensator kommende aufgewärmte Wasser in einem Rückkühlwerk über Füllkörper im Luftstrom verriegelt. Dabei verdunstet ein Teil des Wassers und entzieht dabei dem Wasser die Wärme. Das abgekühlte Wasser wird zum Kondensator zurückgeleitet.
Beschreiben sie die drei möglichen Arten der Luftbefeuchtung von raumlufttechnischen Anlagen. Welche der drei Arten wird, vorzugsweise bei RLT-Anlagen im Life Science Bereich eingesetzt?
- Wasserverdunstung: mit Kontakt- oder Rieselbefeuchtern
- Dampfzuführung: direkt in den Luftkanal geblasen und von der Luft aufgenommen. Verwendung von Trockendampf (keine Nässung durch Kondensattropfen)
- Wasserzerstäubung: entweder durch Sprühbefeuchter (feinste Zerstäubungsdüsen) oder durch Luftwäscher (Düsenkammern). Luftwäscher bestehen aus Wassertank mit angeschlossener Umwälzpumpe und dem Raum, in dem die Düsen angeordnet sind. Dahinter in Richtung der Luftströmung sind winkelförmige Lamellen als Tropfenabscheider angeordnet.
Welche drei Möglichkeiten kennen Sie, um Luft in einer raumlufttechnischen Anlage zu entfeuchten?
- Kühlung der Luft unter den Taupunkt mit Oberflächenkühlung (Abkühlung der Luft unter den Taupunkt, Kondensation des enthaltenen Wassers und Ausscheidung) oder Luftwäscher (dieser wird mit entsprechend kaltem Wasser beschickt und kühlt die Luft unter den Taupunkt). In beiden Fällen muss ein Lufterhitzer (Nacherwärmer) angeordnet sein, der die erforderliche Zulufttemperatur gewährleistet.
- Kühlung durch Adsorption (Adsorption: Bindung von Molekülen (in diesem Fall Wasserdampf) an der Oberfläche eines festen Körpers (des Adsorbers, z. B. Silikagel). Regeneration des Adsorber durch Erhitzen auf etwa 150-200 °C mit heißer Luft. Im Dauerbetrieb zwei umschaltbare Behälter (wechselseitige Adsorption und Regeneration)
- Kühlung durch Absorption: in der Luft enthaltener Wasserdampf wird mittels hygroskopischer Salzlösung absorbiert. Regeneration des Absorbers durch Erwärmung und Abführung der Feuchtigkeit (bisher keine große Anwendungsbreite)
Beschreiben sie die Wirkungsweise von Radialventilatoren.
Radialventilatoren sind vergleichbar mit einer Trommel. Sie saugen die Luft über die Motorachse an und blasen sie um 90° versetzt wieder aus.
Nachteil: Druckdifferenz, teuer
Welches Wärmerückgewinnungsverfahren lässt bei räumlich getrennten Zu- und Abluftkanälen, wie es bei bestehenden Anlagen gelegentlich vorkommt, einsetzen?
Kreislaufverbundsystem mit zwei Wärmeaustauschern je einer in Ab- & Zuluft Beide sind mit Leitungen verbunden, in denen eine Wärmeträgerflüssigkeit, zirkuliert
Beschreiben Sie das Wärmerückgewinnungsverfahren mit einem Wärmerohr (Heatpipe).
Vakuumiertes Rohr:
- Im unteren Teil: Kältemittel verdampft à Wärmeaufnahme
- Im oberen Teil: Kältemittel kondensiert à Wärmeabgabe
Nennen Sie mindestens 4 Werkstoffe, die für Luftkanäle in Betracht kommen.
- Stahlblech: feuerverzinkte Feinstahlbleche in Stärken von 0,5 – 1,2 mm mit Falz- und Schiebeverbindungen oder mit Schweißverbindungen bei größerem Drücken
- Edelstahlblech: Verwendung bei häufiger Desinfektion, Verbindungen wie bei Stahlblech
- Verbleites Blech: Verwendung bei säurehaltigen Gasen, Verbindungen wie bei Stahlblech
- Kupfer- oder Aluminiumbleche: Verwendung in der Lebensmittelindustrie, Falz- und Schiebeverbindungen oder Lötverbindungen
- Faserzement: nicht brennbar, korrosionsfest und wasserabweisend
- Kunststoffkanäle aus PE, PP oder PVC: geringe Temperaturbeständigkeit, keine Feuerschutzanforderungen, relativ beständig gegen aggressive Chemikalien. Kleinere Leitungen in vorgefertigten Abmessungen (rechteckig oder rund), größere Kanäle verschweißt aus Platten.
- Plattenkanäle: mit Platten aus Faserzement, Gipskarton, Silikat oder Mineralfasern. Verbindung durch Blechwinkel, Schrauben oder durch Spezialbefestigungen mit eingelegten Dichtschnüren.
- Steinzeugrohre: meist Abluftleitungen bei aggressiven Dämpfen in Laboren
- Flexible Rohre und Schläuche: meist zum Anschluss von Geräten, Luftdurchlässen etc.. Bis ca. 40 cm Durchmesser
Welche Kanalform ist unter dem Aspekt des auftretenden Druckverlustes die günstigste?
- Je runder, desto besser
- Jedoch benötigen diese mehr Platz, weswegen oft eckige eingebaut werden
Welche Arten von Dämpfern von Luftschall bei raumlufttechnischen Anlagen kennen Sie?
- Schalldämpfer: als Absorptions-Schalldämpfer (mit Absorptionswänden aus Glas- oder Mineralwolle-platten, geringe Druckverluste), als Relaxions-Schalldämpfer (zeitlich verzögerter Schalldurchgang durch Schallschluckplatten infolge dahinter angeordneter Hohlräume, höhere Dämpfung bei tiefen Frequenzen), als Resonanzabsorptions-Schalldämpfer (durch Variation der Kammergröße sowie der Dämmmaterialien Dämpfung bestimmter Frequenzen oder Einzeltöne) oder als Telefonie-Schalldämpfer (biegsame, gelochte Rohrschalldämpfer zur Verhinderung der Schallübertragung von einem Raum zum nächsten).
Wann ist eine Parallelschaltung und wann eine Reihenschaltung von Ventilatoren in der Lüftungstechnik sinnvoll?
Parallelschaltung:
- Wirkungsvoll bei flacher Anlagenkennline
- Stark ansteigender Luftbedarf: Verdoppelung des V bei jedem Druck (je höher p, desto geringer V-Zunahme)
Reihenschaltung:
- Wirkungsvoll bei steilen Anlagenkennlinien bei sehr hohen Druckverlusten der Anlage:
- Druck des Einzelventilators wird verdoppelt
Nennen Sie 3 Möglichkeiten des vorbeugenden Brandschutzes bei einer Kanalführung durch verschiedene Brandabschnitte, wenn L 90 gefordert ist.
- Deckenabschottung F90
- Wandummantelung F90
- Kanal selbst L90
- Brandschutzklappen L90
- Brandabschnitt in der Mitte des Raumes K90 & Kanal L90
Welche beiden grundsätzlichen Möglichkeiten der Luftführung lassen sich bei Großküchen unterscheiden?
- Mischströmung, bei der die Luft über Deckenluftauslässe eingebracht wird und sich mit der Raumluft durchmischt, wobei die Luftauslässe außerhalb der Koch- und Arbeitsbereiche angeordnet werden müssen.
- Schichtströmung (auch als Quelllüftung bezeichnet): die Luft wird mit niedrigem Impuls ohne Verwirbelungen in die Aufenthaltszone geführt. Die Schichtströmungen ergeben gegenüber Mischströmungen Reduzierungen der Stoff- und Wärmebelastung um 30-40%.
Welche beiden grundsätzlichen Bauarten von Lüftungsdecken lassen sich bei Großküchen unterscheiden?
- Offene Bauart: die Luft wird über einen Deckendruckraum geführt
- Geschlossene Bauart: die Luft wird über Kanäle direkt in den Küchenraum geführt.
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Lernkarten
Skizzieren Sie in untenstehendem Mollier-Diagramm die Luftkühlung und Entfeuchtung bei einer Ausgangstemperatur von 45' und 2Oo/o relativer Luftfeuchte und einer Endtemperatur von 20"C.
Skizzieren Sie im Mollier-Diagramm die Luftbefeuchtung mittels Dampfs von 100' c bei einer Ausgangstemperatur von 20'c und einer relativen Luftfeuchte von 20% sowie einer relativen Luftfeuchte von 60% als Endwert. Wie hoch ist die absolute Zunahme des Wassergehalts?
Was versteht man unter der Luftwechselzahl LW?
Die Luftwechselzahl gibt an, wie oft innerhalb einer Stunde die gesamte Raumluft erneuert wird.
Welche Parameter gehen bei der Berechnung der Kühllast grundsätzlich ein?
Innere Kühllasten:
- Personenwärmeabgabe (Personen & deren Tätigkeiten)
- Wärmeabgabe der Beleuchtung
- Wärmeabgabe von Maschinen
Äußere Kühllasten:
- Sonneneinstrahlung durch Fenster
- Transmissionswärme durch Bauteile
Welche Vor- und Nachteile haben raumlufttechnische Anlagen, die als Niederdruckanlagen ausgelegt sind, gegenüber Hochdruckanlagen?
Vorteil:
- Wirtschaftlicher
- weniger Beeinträchtigung durch geringere Strömungsgeschwindigkeit
Nachteil:
- größere Kanalquerschnitte
Beschreiben Sie bei raumlufttechnischen Anlagen das Prinzip des konstanten Volumenstroms (KVS) und des variablen Volumenstroms (VVS).
KVS: Anpassung der Temperatur in der Zentrale
VVS: Konstante Temperatur, Angleichung der Raumtemperatur über variablen Zuluft-Strom
Erläutern sie das Prinzip einer Zweikanal-Hochdruck-Klimaanlage.
Die Zuluft ist intern verteilt in zwei Kanäle. In einem wird die Zuluft gekühlt, in dem anderen wird die Zuluft erhitzt. Diese Kanäle steuern jeden Raum separat an. So können alle Räume unterschiedlich temperiert werden.
Nachteil:
- zusätzlicher Kanal muss eingebaut werden, im Gegensatz zur Einkanal-Hochdruck-Klimaanlage
Skizzieren sie das Prinzip eines Hochdruck-Induktion-Gerätes.
Jedes Gerät pro Raum kann individuell geregelt werden
Welche Möglichkeiten gibt es, in einer Klimazentrale die Luft zu erhitzen?
- Lufterhitzer für Warmwasser und Dampf
- Elektrischer Lufterhitzer
Welche drei Möglichkeiten gibt es für die Luftkühlung bei raumlufttechnischen Anlagen?
- direkte Luftkühlung: der im Luftstrom aufgestellte Oberflächenkühler übernimmt die Funktion des Verdampfers der Kältemaschine, der von Kältemittel durchflossen wird. Anwendung bei kleinen Anlagen
- Indirekte Luftkühlung: Versorgung des Luftkühlers mit kaltem Wasser aus Kältezentrale
- Nassluftkühler: Luft wird in einem Luftwäscher in Berührung mit zerstäubtem Kaltwasser gebracht (s. auch Luftbe- und -entfeuchtung)
Erläutern sie das Prinzip einer Kompressions-Kältemaschine
Prinzip wie Kühlschrank:
Verdichter:
- Verdichtet das heiße, gasförmige Kältemittel. Zudem hält er dem Kreislauf in Gang.
Verflüssiger:
- Sorgt dafür, dass das heiße, nach immer z.T. gasförmige Kältemittel Wärme an die Umgebungsluft abgibt, während es sich verflüssigt
Drossel:
- Verringert Durchfluss Kältemittel, welches unter Druck steht.
- Durch Druckreduzierung kann sich Kältemittel entspannen, während es gasförmig wird, nimmt es die Energie der Warmen Luft auf, welche sich dadurch abkühlt.
- Das Gasförmige Kältemittel wird vom Verdichter angesaugt und der Kreislauf beginnt von vorne.
Erläutern Sie das Prinzip der Wasserrückkühlung in einem Kühlturm wie es bei großen RLT-Anlagen eingesetzt wird.
Zur Energieeinsparung wird das aus dem Kondensator kommende aufgewärmte Wasser in einem Rückkühlwerk über Füllkörper im Luftstrom verriegelt. Dabei verdunstet ein Teil des Wassers und entzieht dabei dem Wasser die Wärme. Das abgekühlte Wasser wird zum Kondensator zurückgeleitet.
Beschreiben sie die drei möglichen Arten der Luftbefeuchtung von raumlufttechnischen Anlagen. Welche der drei Arten wird, vorzugsweise bei RLT-Anlagen im Life Science Bereich eingesetzt?
- Wasserverdunstung: mit Kontakt- oder Rieselbefeuchtern
- Dampfzuführung: direkt in den Luftkanal geblasen und von der Luft aufgenommen. Verwendung von Trockendampf (keine Nässung durch Kondensattropfen)
- Wasserzerstäubung: entweder durch Sprühbefeuchter (feinste Zerstäubungsdüsen) oder durch Luftwäscher (Düsenkammern). Luftwäscher bestehen aus Wassertank mit angeschlossener Umwälzpumpe und dem Raum, in dem die Düsen angeordnet sind. Dahinter in Richtung der Luftströmung sind winkelförmige Lamellen als Tropfenabscheider angeordnet.
Welche drei Möglichkeiten kennen Sie, um Luft in einer raumlufttechnischen Anlage zu entfeuchten?
- Kühlung der Luft unter den Taupunkt mit Oberflächenkühlung (Abkühlung der Luft unter den Taupunkt, Kondensation des enthaltenen Wassers und Ausscheidung) oder Luftwäscher (dieser wird mit entsprechend kaltem Wasser beschickt und kühlt die Luft unter den Taupunkt). In beiden Fällen muss ein Lufterhitzer (Nacherwärmer) angeordnet sein, der die erforderliche Zulufttemperatur gewährleistet.
- Kühlung durch Adsorption (Adsorption: Bindung von Molekülen (in diesem Fall Wasserdampf) an der Oberfläche eines festen Körpers (des Adsorbers, z. B. Silikagel). Regeneration des Adsorber durch Erhitzen auf etwa 150-200 °C mit heißer Luft. Im Dauerbetrieb zwei umschaltbare Behälter (wechselseitige Adsorption und Regeneration)
- Kühlung durch Absorption: in der Luft enthaltener Wasserdampf wird mittels hygroskopischer Salzlösung absorbiert. Regeneration des Absorbers durch Erwärmung und Abführung der Feuchtigkeit (bisher keine große Anwendungsbreite)
Beschreiben sie die Wirkungsweise von Radialventilatoren.
Radialventilatoren sind vergleichbar mit einer Trommel. Sie saugen die Luft über die Motorachse an und blasen sie um 90° versetzt wieder aus.
Nachteil: Druckdifferenz, teuer
Welches Wärmerückgewinnungsverfahren lässt bei räumlich getrennten Zu- und Abluftkanälen, wie es bei bestehenden Anlagen gelegentlich vorkommt, einsetzen?
Kreislaufverbundsystem mit zwei Wärmeaustauschern je einer in Ab- & Zuluft Beide sind mit Leitungen verbunden, in denen eine Wärmeträgerflüssigkeit, zirkuliert
Beschreiben Sie das Wärmerückgewinnungsverfahren mit einem Wärmerohr (Heatpipe).
Vakuumiertes Rohr:
- Im unteren Teil: Kältemittel verdampft à Wärmeaufnahme
- Im oberen Teil: Kältemittel kondensiert à Wärmeabgabe
Nennen Sie mindestens 4 Werkstoffe, die für Luftkanäle in Betracht kommen.
- Stahlblech: feuerverzinkte Feinstahlbleche in Stärken von 0,5 – 1,2 mm mit Falz- und Schiebeverbindungen oder mit Schweißverbindungen bei größerem Drücken
- Edelstahlblech: Verwendung bei häufiger Desinfektion, Verbindungen wie bei Stahlblech
- Verbleites Blech: Verwendung bei säurehaltigen Gasen, Verbindungen wie bei Stahlblech
- Kupfer- oder Aluminiumbleche: Verwendung in der Lebensmittelindustrie, Falz- und Schiebeverbindungen oder Lötverbindungen
- Faserzement: nicht brennbar, korrosionsfest und wasserabweisend
- Kunststoffkanäle aus PE, PP oder PVC: geringe Temperaturbeständigkeit, keine Feuerschutzanforderungen, relativ beständig gegen aggressive Chemikalien. Kleinere Leitungen in vorgefertigten Abmessungen (rechteckig oder rund), größere Kanäle verschweißt aus Platten.
- Plattenkanäle: mit Platten aus Faserzement, Gipskarton, Silikat oder Mineralfasern. Verbindung durch Blechwinkel, Schrauben oder durch Spezialbefestigungen mit eingelegten Dichtschnüren.
- Steinzeugrohre: meist Abluftleitungen bei aggressiven Dämpfen in Laboren
- Flexible Rohre und Schläuche: meist zum Anschluss von Geräten, Luftdurchlässen etc.. Bis ca. 40 cm Durchmesser
Welche Kanalform ist unter dem Aspekt des auftretenden Druckverlustes die günstigste?
- Je runder, desto besser
- Jedoch benötigen diese mehr Platz, weswegen oft eckige eingebaut werden
Welche Arten von Dämpfern von Luftschall bei raumlufttechnischen Anlagen kennen Sie?
- Schalldämpfer: als Absorptions-Schalldämpfer (mit Absorptionswänden aus Glas- oder Mineralwolle-platten, geringe Druckverluste), als Relaxions-Schalldämpfer (zeitlich verzögerter Schalldurchgang durch Schallschluckplatten infolge dahinter angeordneter Hohlräume, höhere Dämpfung bei tiefen Frequenzen), als Resonanzabsorptions-Schalldämpfer (durch Variation der Kammergröße sowie der Dämmmaterialien Dämpfung bestimmter Frequenzen oder Einzeltöne) oder als Telefonie-Schalldämpfer (biegsame, gelochte Rohrschalldämpfer zur Verhinderung der Schallübertragung von einem Raum zum nächsten).
Wann ist eine Parallelschaltung und wann eine Reihenschaltung von Ventilatoren in der Lüftungstechnik sinnvoll?
Parallelschaltung:
- Wirkungsvoll bei flacher Anlagenkennline
- Stark ansteigender Luftbedarf: Verdoppelung des V bei jedem Druck (je höher p, desto geringer V-Zunahme)
Reihenschaltung:
- Wirkungsvoll bei steilen Anlagenkennlinien bei sehr hohen Druckverlusten der Anlage:
- Druck des Einzelventilators wird verdoppelt
Nennen Sie 3 Möglichkeiten des vorbeugenden Brandschutzes bei einer Kanalführung durch verschiedene Brandabschnitte, wenn L 90 gefordert ist.
- Deckenabschottung F90
- Wandummantelung F90
- Kanal selbst L90
- Brandschutzklappen L90
- Brandabschnitt in der Mitte des Raumes K90 & Kanal L90
Welche beiden grundsätzlichen Möglichkeiten der Luftführung lassen sich bei Großküchen unterscheiden?
- Mischströmung, bei der die Luft über Deckenluftauslässe eingebracht wird und sich mit der Raumluft durchmischt, wobei die Luftauslässe außerhalb der Koch- und Arbeitsbereiche angeordnet werden müssen.
- Schichtströmung (auch als Quelllüftung bezeichnet): die Luft wird mit niedrigem Impuls ohne Verwirbelungen in die Aufenthaltszone geführt. Die Schichtströmungen ergeben gegenüber Mischströmungen Reduzierungen der Stoff- und Wärmebelastung um 30-40%.
Welche beiden grundsätzlichen Bauarten von Lüftungsdecken lassen sich bei Großküchen unterscheiden?
- Offene Bauart: die Luft wird über einen Deckendruckraum geführt
- Geschlossene Bauart: die Luft wird über Kanäle direkt in den Küchenraum geführt.
