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Bild: Bestimmung der Lüftungseffektivität mit Tracermethoden in Räumen unterschiedlicher Nutzung unter Berücksichtigung der Lufterneuerung (Hygiene) und des Schadstoffabtransports (Sars-CoV-2)

Bestimmung der Lüftungseffektivität mit Tracermethoden in Räumen unterschiedlicher Nutzung unter Berücksichtigung der Lufterneuerung (Hygiene) und des Schadstoffabtransports (Sars-CoV-2)

Nicola Ambühl; Petra Dübendorfer

Titel

Bestimmung der Lüftungseffektivität mit Tracermethoden in Räumen unterschiedlicher Nutzung unter Berücksichtigung der Lufterneuerung (Hygiene) und des Schadstoffabtransports (Sars-CoV-2)

Autor/in

Datierung

10.06.2022

Beschreibung

Bei der Revision der SIA 382/1 ist ein informativer Anhang geplant, welcher sich unteranderem mit dem
Thema der Lüftungseffektivität auseinandersetzten soll. Die Bedeutung der Lüftungseffektivität hat durch die
COVID-19 Pandemie an Bedeutung zugenommen. Der langjährig verfolgte Aspekt der Energieeffizienz ist
etwas in den Hintergrund gerückt und es wurde hinterfragt, ob der Weg der richtige ist und die Lüftungsanlagen
überhaupt noch einen guten Schutz gegen Krankheitsübertragungen bieten. Das Lüftungssystem
kann durch den Luftaustauschwirkungsgrad (Hygiene) und die Lüftungswirksamkeit (Schadstoff)
charakterisiert werden. Im amerikanischen und europäischen Raum sind diverse Literaturen vorhanden,
welche sich diesem Thema annehmen. Das Normenkomitee stellte sich die Frage, inwiefern diese Werte für
die in der Schweiz üblichen Lüftungssysteme übernommen werden können.
In der Arbeit zu Lüftungseffektivität in Räumen unterschiedlichen Nutzung wurden mehrere experimentelle
Untersuchungen durchgeführt, um die Messresultate mit den vorhandenen Literaturwerten zu vergleichen.
Als Ausgangslage standen verschiedene Literaturquellen zu Messmethoden und Kennzahlen zur Verfügung
sowie als Vorarbeit zum eingesetzten Tracergas die Bachelor-Thesis, BAT_G_21_07, zur Erprobung des
Tracergases HFO-R1234yf. Die experimentellen Untersuchungen basieren auf den in der Schweiz
meistverwendeten Luftführungsarten, Mischlüftung und Quelllüftung, und behandeln den Kühlbetrieb. Um
die Kennwerte zu der Lüftungswirksamkeit und zum Luftaustauschwirkungsgrad zu berechnen, werden
verschiedenen Messprinzipien mit Tracergas angewendet. Es wurden 3 Versuchsreihen durchgeführt, welche
sich durch unterschiedliche Messmethoden unterscheiden und an 2 Prüforten durchgeführt wurden. Als
Prüforte kam die Klimakammer im Labor der Hochschule Luzern in Horw und das Sitzungszimmer bei der
Firma Durrer Technik AG in Adligenswil zur Anwendung. Die Messmethode für Lüftungswirksamkeit und
Luftaustauschwirkungsgrad beruht auf der Step-Down-Methode, bei dieser dient das Abklingen der
Gaskonzentration für die Berechnung der Kennzahlen. Die lokale Lüftungswirksamkeit beruht auf der
Pulsmethode wobei nur für kurze Zeit eine definierte Gasmenge injiziert und über die Messeinrichtungen die
Gaskonzentration aufgezeichnet wird. Daraus lassen sich Aussagen zum Schadstoffabtransport des
Lüftungssystems machen. Als Messgeräte wurden zwei Gasanalysatoren mit unterschiedlichen Messprinzipien
eingesetzt und zur Beurteilung von möglichen Komfortproblemen hinsichtlich von Zugluft,
wurden Strömungsmesssonden verwendet. Aus den Auswertungen geht hervor, dass sich die Kennzahlen für
die Quelllüftung im Bereich einer homogenen Mischlüftung befanden und leicht unter den Literaturwerten
lagen. Die hohen Lüfungswirksamkeiten aus der Literatur konnten durch die in der Schweiz üblichen kleinen
Luftwechselzahlen nicht erreicht werden. Zusätzlich spielt die Raumform eine grosse Rolle bei der
Lüftungseffektivität. Die Kennzahlen der Messungen der Mischlüftung lagen im Bereich der Literaturwerte
und können so übernommen werden.
Das Thema Lüftungseffektivität konnte mit dieser Bachelor-Thesis nicht abschliessend behandelt werden. Es
ist klar eine Tendenz ersichtlich, in welchen Bereichen sich die Kennwerte befinden könnten. Um spezifische
Werte für den informativen Anhang der SIA 382/1 zu definieren, sind weiterführende Untersuchungen
unerlässlich.

In the revision of SIA standard 382/1, an informative appendix is planned, which should deal with the topic
of ventilation effectiveness. The importance of ventilation effectiveness has increased due to the COVID-19
pandemic. The aspect of energy efficiency, which has been pursued for many years, has receded somewhat
into the background and it was questioned whether the path is the right one and whether the ventilation
systems still offer good protection against disease transmission. The ventilation system can be characterized
by the air change efficiency (hygiene) and the contaminant removal effectiveness (pollutant). In the
American and European area, there are various literatures that deal with this topic. The standards committee
asked itself how these values can be adopted for the ventilation systems which are common in Switzerland.
In this work on ventilation efficiency, several experimental studies were carried out in different rooms. The
aim is to compare the measurement results with the existing literature values. As a basis, various sources of
literature on measurement methods and indicators were available. There was also a bachelor thesis available,
which dealt with the use of the tracergas HFO-R1234yf for measurement purposes. The experimental
investigations are based on the types of ventilation most common in Switzerland. These are mixing and
displacement ventilation in cooling operation. To calculate the different values for contaminant removal
effectiveness and air change efficiency, various measuring principles with tracer gas are used. 3 series of
experiments were carried out, which differ due to different measurement methods and were carried out at 2
test locations. The climate chamber in the laboratory of the Lucerne University of Applied Sciences and Arts
in Horw and the meeting room at the company Durrer Technik AG in Adligenswil were used as test
locations. The measurement method for contaminant removal and air change is based on the step-down
method, in which the decay of the gas concentration is used to calculate the indicators. The local contaminant
removal is based on the pulse method. In which a defined quantity of gas is only injected for a short time and
the gas concentration is recorded by the measuring devices. This allows statements about the effectiveness of
the pollutant transport of the ventilation system. Two gas analyzers with different measuring principles were
used as measuring devices for the gas concentration and flow measurements were used to evaluate possible
comfort problems related by drafts.
The evaluations show that the indicators for the displacement ventilation were in the range of a homogeneous
mixing ventilation and were slightly below the literature values. The high ventilation effectiveness from the
literature could not be reached due to the low air exchange rates that are common in Switzerland. In addition,
the shape of the room plays an important role in ventilation effectiveness. The indicators of the mixing
The topic of ventilation effectiveness could not be treated conclusively with this bachelor thesis. A trend can
be seen in which areas the indicators could be. To define specific values for the informative appendix of SIA
standard 382/1, further investigations are essential. measurements were in the range of the literature values and can be taken over for Switzerland.

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