Automatisch gesteuerte Luftumwälzer mit Thermostat in RE2020: Was sind die Vorteile?

Zunächst sei daran erinnert, dass es drei Modi für die Regelung von Luftumwälzern / Deckenventilatoren gibt:

• Handbuch
• Automatische Verwaltung mit Thermostat
• Vollautomatische Verwaltung

Diese drei Modi werden sich auf die Berechnung der Gradstunden (DH), aber auch auf die Cep- und Cepn_,r-Werte auswirken.

Welchen Nutzen haben diese Regulierungsarten im Rahmen der RE2020-Berechnung? Dies soll im Folgenden näher erläutert werden.

Die Theorie verdeutlichen und Berechnungen vorlegen

In dieser Veröffentlichung wird zunächst der theoretische Rahmen der Berechnungen vorgestellt, um eine Klärung herbeizuführen.

Am Ende wird sie durch eine Reihe von Simulationen ergänzt, die für Planungsbüros besonders nützlich sind. Für den Berechnungsteil haben wir uns auf die Arbeit von Maxime Jaymond, Leiter der Planungsbüros New Energie Concept & Carbone, gestützt.

Die Simulationen ermöglichen es, die Auswirkungen der Begründung und der Regelungsarten in den vorgeschriebenen Berechnungen für ein typisches Gebäude im Mittelmeerraum zu messen .

Drei Modi, drei Leistungen

Im manuellen Modus schaltet der Nutzer den Luftumwälzer ein und passt die Geschwindigkeit nach eigenem Empfinden an. Die Wärmeberechnung wird dann auf konventionellen Werten basieren.

Im automatischen Managementmodus mit Thermostat wird der Thermostat den Luftumwälzer zunächst auf mittleren Durchfluss schalten (die Berechnungsmaschine nimmt eine Basis von 60% des Wertes für den maximalen Durchfluss).

Im vollautomatischen Modus hat der Benutzer keinen Einfluss auf die Auslösung und die Höchstgeschwindigkeit des Luftumwälzers. In manchen Konfigurationen ist der Vorteil gegenüber dem manuellen Modus jedoch sehr deutlich.

Zur Erinnerung: In RE2020 wird der Luftstrom dazu verwendet, den Wert der Luftgeschwindigkeit zu bestimmen, mit der Formel: [Luftgeschwindigkeit]=0,0032 x [Luftstrom in ^m3/h / Volumen des umgewälzten Raums in ^m3].

Was ist Hysterese?

Hysterese ist ein physikalisches Phänomen, bei dem ein System nach einer Veränderung nicht sofort in seinen ursprünglichen Zustand zurückkehrt, selbst wenn die Ursache für die Veränderung beseitigt wurde.

Er äußert sich in einer Verzögerung, einem Nachlauf oder einer Differenz zwischen der vorgenommenen Änderung und der Reaktion des Systems. Es ist, als ob das System ein „Gedächtnis“ für das hat, was zuvor geschehen ist.

Nehmen wir als Beispiel einen Magneten und eine Haarnadel. Wenn man den Magneten in die Nähe der Haarnadel bringt, wird die Haarnadel von dem Magneten angezogen. Doch selbst wenn man den Magneten wegzieht, bleibt die Haarnadel noch eine Weile magnetisiert, bevor sie wieder in ihren unmagnetischen Zustand zurückkehrt.

Bei Heizungsregelungen mit Thermostat wird bewusst Hysterese in die Steuerung eingebaut, damit sich die Solltemperatur beim Einschalten von der Solltemperatur beim Ausschalten unterscheidet. Dadurch wird ein häufiges Ein- und Ausschalten des Heizsystems vermieden. Beispielsweise kann die Heizung eingeschaltet werden, wenn die Temperatur unter 19,0 °C fällt, und ausgeschaltet werden, wenn sie über 20 °C steigt, wodurch eine Hysterese von 1 °C entsteht. Die Temperatur wird als auf 19,5 Grad (auf 0,5 Grad genau) geregelt bezeichnet.

Im Zusammenhang mit Luftumwälzern veranschaulicht die Hysterese die Abweichung zwischen der gemessenen Temperatur und der Aktivierung einer Benutzerreaktion (z. B. einer manuellen Aktion) oder eines automatischen Prozesses (z. B. eines Thermostats oder eines vollautomatischen Modus), die mit thermischem Unbehagen in Verbindung steht.

Haben Sie keine Angst vor den Grundeinstellungen der Hysterese!

Die folgende Tabelle, die die Berechnung der Auswirkungen von Luftumwälzern in RE2020 erläutert, mag auf den ersten Blick beeindruckend sein, ist aber mit einigen einfachen Erklärungen zugänglich.

Hier sind die wichtigsten Begriffe, die für das Verständnis dieser Tabelle nützlich sind.

• QVair: Luftstrom. max entspricht dem Maximalwert; int entspricht dem Zwischenwert (60% des Maximums).
• θ_op: operative Temperatur. Sie basiert zum einen auf der Innentemperatur, zum anderen auf der Strahlungstemperatur (Wandstrahlung).
• θ_{op_arr} : Betriebstemperatur beim Ausschalten
• θ_adap: adaptive Temperatur (um den adaptiven Komfort zu berücksichtigen[i])
• θ_v1 : Betriebstemperatur für die Auslösung im mittleren Gang
• θ_v2 : Auslösetemperatur bei Höchstgeschwindigkeit
• Δθ_op1 : Differenz zwischen der Ausschalttemperatur und der Auslösetemperatur des Zwischenstroms, ohne Berücksichtigung des adaptiven Komforts
• Δθ_op2 : Differenz zwischen der Auslösetemperatur der mittleren und der Auslösetemperatur der maximalen Durchflussmenge, ohne Berücksichtigung des adaptiven Komforts
• Δθ_op3 : Abweichung zwischen der Ausschalttemperatur und der Auslösetemperatur des Zwischenstroms unter Berücksichtigung des adaptiven Komforts

Die Basisparameter der Hysterese sind die drei letztgenannten Werte: Sie geben die Werte an, mit denen der Luftumwälzer/Deckenventilator ausgehend von der eingestellten Temperatur auf mittlere und maximale Geschwindigkeit geschaltet wird (und bei der^dritten Einstellung wird die eingestellte Temperatur angepasst, um den adaptiven Komfort zu berücksichtigen). Beachten Sie, dass sich der Thermostat nicht auf eine Betriebstemperatur, sondern nur auf die Raumlufttemperatur stützt (er bezieht die Strahlungstemperatur nicht mit ein). Die Werte, die Sie eingeben müssen, sind die vom Hersteller angegebenen Werte, die die Eigenschaften des Sensors berücksichtigen, der dem Thermostat des Luftumwälzers eigen ist. Um eine Vorstellung von den zu erwartenden Werten zu bekommen, werden die drei Grundparameter im manuellen Modus auf 2°C, 4°C und 1°C gesetzt.

Welche Werte sollte man für Samarat in der Thermostatversion eingeben?

Die drei Werte, die Sie in die Berechnung eingeben müssen, lauten wie folgt:

• Δθ_op1 : 0°C
• Δθ_op2 : 2°C
• Δθ_op3 : 0°C

Die Gewinne werden von Projekt zu Projekt unterschiedlich ausfallen, aber die automatische Verwaltung mit Thermostat führt in der Regel zu einem besseren DH-Ergebnis als die manuelle Verwaltung.

Simulationsberechnungen für ein Mehrfamilienhaus in Zone H3

Wir haben für die Simulationen dieselben Annahmen getroffen wie in unserem Artikel « Mehrfamilienhäuser am Mittelmeer: Wie können die RE2020-Auflagen eingehalten werden? »

Das Referenzgebäude zeichnet sich durch eine Fläche von 2233 m² aus, umfasst 36 Wohnungen in R+2 und 2 Untergeschossen. 1 Geschäftslokal vervollständigt das Ganze.

Da unsere Maßnahmen keinen Einfluss auf den Bbio haben, konzentrieren wir uns auf die folgenden Indikatoren: DH (in durchströmten und nicht durchströmten Bereichen) Cep und Cepn_,r.

Beachten Sie, dass wir keinen nennenswerten Unterschied zwischen den Ergebnissen von Cep und Cepn_,r festgestellt haben. Daher fassen wir die beiden Ergebnisse in einer Spalte zusammen.

Das Ausgangsszenario basiert auf einer lauten Zone (BR2/3) ohne Klimaanlage.

1) Auswirkungen der Rechtfertigung von Werten im Vergleich zu einer einfachen Erklärung

Erinnern wir uns: Um einen gerechtfertigten Wert eingeben zu können, muss man eine Messung vorlegen können, die aus einem Test in einem unabhängigen Labor stammt, das nach der Norm NF EN ISO/IEC 17025 von COFRAC oder einem gleichwertigen Labor akkreditiert ist. Die Norm, die Gegenstand der Prüfung ist, ist die Norm NF EN IEC 60879 (Messung des Luftstroms und der Leistung).

Dieser Labortest wurde für Samarat durchgeführt und steht Planungsbüros zur Verfügung.

Die Ergebnisse zeigen mehrere sehr wichtige Punkte:

• die Begründung hat erhebliche Auswirkungen auf die DH, insbesondere in nicht durchgehenden Bereichen,
• die Begründung der Leistung hat kaum Auswirkungen auf den Cep-Wert. Luftumwälzer an der Decke sind energieeffizient, und ihr Einfluss auf die Energieverbrauchsindikatoren ist marginal.

2) Auswirkungen der Art der Regelung von Luftumwälzern

Die Simulationen basieren auf den oben erwähnten einzugebenden Hysteresewerten (_Δθop1 : 0°C; _Δθop2 : 2°C und _Δθop3 : 0°C) für die Regelungsarten Automatische Steuerung mit Thermostat einerseits und Vollautomatische Steuerung andererseits.

Für den vollautomatischen Verwaltungsmodus ist die zu haltende Temperatur 26°C.

Werte, die immer dem Samarat entsprechen.

Es zeigte sich erneut, dass Deckenventilatoren, wenn sie besser gesteuert werden können, zu einer erheblichen Senkung der DH führen werden.

Es ist auch anzumerken, dass, sobald eine gerechtfertigte Leistung mit einem fortschrittlichen Managementmodus kombiniert wird, die Gewinne beträchtlich sind, auch im Hinblick auf die Verbesserung von Cep und Cepn_,r.

Schließlich können wir feststellen, dass bei einer äquivalenten Hysteresekonfiguration und einer Temperatur von 26°C beide Modi zu den gleichen Werten führen.

So betrug der Gewinn bei dem Projekt, das wir in einem früheren Artikel vorgestellt hatten, mehr als 20 % bei den DH und 4 % bei den Primärenergiekoeffizienten.

Wärmetechniker wetteifern regelmäßig um Zehntelpunkte des Cep-Werts. Mit dieser Art von Konfiguration haben sie nun eine neue Möglichkeit.

[i] Siehe unseren Artikel zu diesem Thema: „Thermischer Komfort im Sommer und Luftumwälzer: Kann man unser Empfinden quantifizieren?“. : https://www.brasseurs-air-re2020.com/de/thermischer-komfort-im-sommer-und-deckenventilatoren-kann-man-unser-empfinden-quantifizieren/

[ii] In der Tabelle zeigen wir Konfigurationen auf, in denen der Luftstrom begründet und die Leistung einfach angegeben wird. Der Schwerpunkt dieses Ansatzes liegt auf der Berechnung, um die Auswirkungen jeder der beiden Größen messen zu können. In der Praxis werden beide Werte durch einen Labortest nach der Norm NF EN IEC 60879 ermittelt. Sobald also ein Test durchgeführt wird, sind sowohl die Werte für den Durchfluss als auch für die Leistung gerechtfertigt.

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