IGE Institut für GebäudeEnergetik

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1 Universität Stuttgart IGE Institut für GebäudeEnergetik Übung Themengebiet: h,x-diagramm Die Ausstellungsräume eines Kunstmuseums mit einer Grundfläche von 800 m 2 sollen klimatisiert werden. Die Aufbereitung der Luft erfolgt zentral mit einer Einkanal-Klimaanlage. Raumheizflächen sind nicht vorgesehen. In den Ausstellungsräumen sollen sich max. 250 Personen aufhalten, die eine Gesamtwärmeleistung von 120 W/Person und 40 g/(h Person) Wasserdampf abgeben. Die Beleuchtung weist eine Leistung von 30 W/m 2 auf, wobei 50 % davon mit der Abluft abgeführt wird. Die äußere Kühllast beträgt 15 kw. Der Wärmebedarf nach DIN EN ist 40 kw. Die Anlage soll ganzjährig mit einer Außenluftrate von 60 kg/(h Person) betrieben werden. Der Luftdruck beträgt 1013 mbar. Die Anlage ist für den Sommer- und Winterbetrieb auszulegen. Die Luftbehandlungsprozesse sind in das h, x-diagramm einzutragen und die beiliegende Tabelle ist zu vervollständigen. 1. Berechnen Sie die Gesamtkühl- und Feuchtelast für die Auslegung der Anlage im Sommer. 2. Bestimmen Sie den Zuluftzustand und den erforderlichen Zuluftstrom bei einer geforderten Zulufttemperatur von 20 C. 3. Die Mischluft wird mit einem Direktverdampfer (mittlere Oberflächentemperatur t mo =12 C) abgekühlt. Welcher Luftzustand stellt sich am Austritt aus der Mischkammer ein? Bestimmen Sie die erforderliche Auslegeleistung des Kühlers. 4. Ermitteln Sie den Zuluftzustand sowie die notwendige Leistung des Vor- und Nachwärmers für den Auslegungsfall im Winter bei unverändertem Zuluftstrom (ohne Wärmerückgewinnung, Vorwärmer nach Mischkammer). Die Anlage ist mit einem Wäscher ausgestattet, mit dem näherungsweise isenthalp eine Befeuchtung bis auf =90% erreicht wird. 5. Bei der Planung der Anlage wird erwogen, die Fort- und Außenluft im Winter über einen Wärmerückgewinner (Platten-Wärmeaustauscher) zu führen. Welche Rückwärmzahl 2 muss dieser im Auslegungsfall mindestens aufweisen, damit auf den Vorwärmer verzichtet werden kann? 1/1

2 Tabelle: Luftzustand Bez. Temperatur [ C] Rel. Feuchte [%] Sommerfall Wassergehalt [g/kg tr.luft ] Spez. Enthalpie [kj/kg tr.luft ] Außenluft AU Raumluft RA Abluft AB Mischluft MI Kühleraustritt K Zuluft ZU 20 Winterfall Außenluft AU Raumluft RA Mischluft MI Vorwärmeraustritt VW Wäscheraustritt WA 90 Zuluft ZU Teilaufgabe 5 Mischluft nach WRG MI* WRG

3 Musterlösung zur Übung Themengebiet: h,x-diagramm Universität Stuttgart IGE Institut für GebäudeEnergetik 1. Berechnung der Kühl und Feuchtelast Kühllast: InnereLasten: Personen: Q 250Personen 120W/Person 30kW Feuchtelast: Feuchtelast pro Person: P Beleuchtung: Q 0,5800m² 30W/m² 12kW g mw 40 h B, Äußere Lasten: Q Kühllast: Q A K 15kW 57kW 2. Bestimmung Zuluftzustand Damit ist die Richtung der Geraden zwischen Zuluftzustand und Raumluftzustand festgelegt. aus h-x-diagramm: g xzu 9,1 kg h ZU kj 43 kg Zuluftstrom: 1/3

4 3. Auslegeleistung Kühler Universität Stuttgart IGE Institut für GebäudeEnergetik oder h Kü kj 39 kg 4. Auslegeleistung Kühler und Zuluftzustand Winterfall wird ohne Innenlasten gerechnet. Zuluftzustand: 2/3

5 Universität Stuttgart Mischpunkt aus Streckenlängen (64% entsprechend dem Massenstromverhältnis) aus h-x-diagramm x MI g 5 kg IGE Institut für GebäudeEnergetik Ablesen der Leistungen aus h-x-diagramm entsprechend der Prozessverläufe 5. Rückwärmzahl Wärmetauscher MI * VW Luftzustand im Außenluftkanal nach WRG: WT AU AW RA AU ,688 3/3

6 Luftzustand Bez. Temperatur [ C] Rel. Feuchte [%] Sommerfall Feuchtegehalt [g/kg tr.luft ] Spez. Enthalpie [kj/kg tr.luft ] Außenluft AU Raumluft RA ,3 48 Abluft AB ,3 49 Mischluft MI 27, ,3 54 Kühleraustritt K ,1 39 Zuluft ZU ,1 43 Winterfall Außenluft AU ,1 - Raumluft RA ,3 38,5 Mischluft MI 8, Vorwärmeraustritt VW 16, Wäscheraustritt WA ,3 29 Zuluft ZU 23,5 40 7,3 42 Teilaufgabe 5 Mischluft MI* 16, nach WRG WRG ,1 13

7 Sommerfall AU 3. MI 2. AB RA 1. ZU 4. Kü Ob

8 Winterfall 1. ZU 3. VW RA 4. WT 2. MI 3 Wä AU