In den nationalen und europäischen Normen und Energievorschriften wurden interne Leckagen bei
Lüftungsgeräten kaum thematisiert. Dies soll sich durch die Revision der EN 308 ändern. Im Rahmen
dieser Revisionsarbeiten werden die Kenngrössen EATR (Exhaust Air Transfer Ratio) und OACF
(Outdoor Air Correction Factor) übernommen. Dies sind zwei energetisch und hygienisch relevante
WRG-Kenngrössen, mit welchen sich die Autoren in der vorliegenden Diplomarbeit befassen möchten.
Mit Hilfe von exemplarischen Tests unter Laborbedingungen wurden die Einflussfaktoren auf interne
Leckagen untersucht. Zudem wurden Verfahren zur Messung und Überprüfung der Werte EATR und
OACF anhand von sieben Anlagen erprobt und anschliessend beurteilt.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Kenngrössen gekoppelt und massgeblich von den Druckverhältnissen
im Lüftungsgerät abhängig sind. Diese Druckverhältnisse werden durch die Anordnung der Ventilatoren
hervorgerufen. Sie beeinflussen die Drucksituation am Rotor und somit die Leckagerichtung sowie
einen möglichen Spülzoneneinsatz. Weitere treibende Determinanten für Leckagen sind Dichtungen und
die Spülkammer.
Die künftige nationale Verwendung der beiden Kenngrössen EATR und OACF soll ein Bewusstsein
bezüglich der treibenden Faktoren für interne Leckagen beim Lüftungsgerät schaffen und die
Herangehensweise zur Verringerung dieser Undichtheiten vereinheitlichen. Mit dem richtigen Umgang
in der Projektierungs- bis hin zur Betriebsphase könnte in Zukunft ein relevanter Anteil des
Energieeffizienzpotentials der WRG in Lüftungs- und Klimaanlagen ausgeschöpft werden.
In national and european energy norms and regulations internal leakages in ventilation units have
scarcely been discussed. In the course of the EN 308 revision this should no longer be the case. This
revision will include the following parameters: the EATR (Exhaust Air Transfer Ratio) and the OACF
(Outdoor Air Correction Factor). These are two energetically and hygienically relevant heat recovery
parameters with which the authors of the thesis on hand would like to occupy themselves.
Thanks to exemplary tests under laboratory circumstances we have investigated the influencing factors
on internal leakages. Furthermore, procedures to measure and verify the EATR and OACF parameters
have been tested and evaluated by the means of seven systems.
The test results show that the parameters are connected and significantly determined by the pressure
ratios in the ventilation unit. These channel pressure ratios are being caused by the positions of the
ventilation fans. They affect the pressure situation at the rotor and thereby the leakage direction and a
possible rinse zone use. Other important determinants for leakages are sealings and the rinsing chamber.
The future national use of the parameters EATR and OACF should create awareness for the significant
factors concerning internal leakages in ventilation units and standardize the approach to minimize
leakages. With the correct handling from the planning phase to the operation phase a relevant portion of
the energy effiency potential of heat recovery in ventilation and air conditioning units can be exhausted.
Das Ziel dieser Arbeit war es die Schallintensitäts-Methode mit dem neuen Mess- und Auswerte-
System kennen zu lernen und an typischen Lüftungs-Komponenten anzuwenden und zu validieren.
Im Vordergund stand dabei, Aussagen zur prakischten Anwendung zu machen und Empfehlungen
und Hinweise zu den Einsatzgrenzen einfliessen zu lassen. Die Arbeit beinhaltet verschiedene
Messungen bei der neue Erkenntnisse gewonnen wurden.
Die ersten Messungen erfolgten mit der Referenzschallquelle und es wurde die Auswirkung auf
externe störende Schallquellen geachtet. Dabei zeigten sich die ersten Einsatzgrenzen dieser
Messmethode. Externe Schallquellen, welche lauter sind als 10 Dezibel machen eine Messung
unmöglich. Ebenso machen externe Schallquelle, die verschiedene Höhen und Tiefen haben, wie
Musik eine Messung fehlerhaft.
Die nächste Messung erfolgte wieder mit der Referenzschallquelle. Diesmal wurde die Genauigkeit
der Messvarianten Scanning und Diskrete Punkte getestet und die dafür benötigte Messdauer
gemessen. Beide Varianten waren in der Genauigkeit sehr hoch. Die Scanning Variante weicht in den
tieferen Bereichen etwas ab. Dafür punktet das Scanning im Bereich der Messdauer. Die Messung
erfolgte in doppelter Geschwindigkeit.
Die erste praktische Messung erfolgte an einem Lüftungsauslass. Diese Messung sollte zeigen, wie
sich die Schallintensitäts-Methode gegenüber dem Hüllflächenverfahren schlägt. Auch hier wird die
Messgenauigkeit, die Messdauer und der Aufwand bewertet. Die Messgenauigkeit ist wieder sehr
hoch, jedoch weicht das Scanning dieses Mal etwas weiter ab. Im Vergleich zur Messdauer kann die
Methode mit dem Hüllflächenverfahren nicht mithalten, jedoch ist man ingesamt schneller mit den
Intensitäts-Methode, da keine aufwendigen Vorbereitungen gemacht werden müssen.
Die letzte Messung erfolgte an einem Prüfstand für eine Peltonturbine. Diese Messung sollte zeige,
wie sich die Messmethode in der Praxis schlägt und wie diese abschneidet bei grossen Messungen.
Bei der Messung wurden viele Messhürden aufgezeigt, wie zum Beispiel der kleine verfügbare Platz.
Der Platzbedarf kann, je nach Schallquelle, sehr hoch ausfallen, da ein gewisser Abstand zur
Schallquelle benötigt wird. Ebenfalls braucht die Messung selber Platz für eine saubere Messung. Ist
dies nicht gegeben können diese Begebenheiten die Mess-Methode entscheiden. In dieser Messung
ging die Scanning-Variante nicht, da der Platz dafür gefehlt hat.
Abschliessend kann gesagt werden, dass die Schallintensitäts-Methode solide Messergebnisse mit
relativ kleinem Aufwand liefert. Die Methode eignet sich am besten für kleine bis mittelgrosse
Messungen. Der ideale Frequenzbereich liegt zwischen 125 Hz bis 5'000 Hz. Ausserhalb dieses
Bereichs gilt es andere Messmethode anzuwenden. Das Gleiche gilt für grösse Messungen.
The aim of this work was to get to know the sound intensity method with the new measurement and
evaluation system and to apply and validate it on typical ventilation components. The main focus was
to make statements about the practical application and to give recommendations and hints about the
application limits. The work includes various measurements during which new findings were
obtained.
The first measurements were made with the reference sound source and the effect on external
interfering sound sources was considered. The first limitations of this measurement method became
apparent. External sound sources which are louder than 10 decibels make a measurement
impossible. Likewise, external sound sources that have different highs and lows, such as music,
make a measurement erroneous.
The next measurement was again made with the reference sound source. This time, the accuracy of
the scanning and discrete point measurement variants was tested and the measurement duration
required for them was measured. Both variants were very accurate. The scanning variant deviates
somewhat in the lower ranges. On the other hand, scanning scores in the area of measurement
duration. The measurement was performed at double speed.
The first practical measurement was made on a ventilation outlet. This measurement was to show
how the sound intensity method compares to the enveloping surface method. Again, the
measurement accuracy, the measurement duration and the effort are evaluated. The measurement
accuracy is again very high, but this time the scanning deviates somewhat further. Compared to the
measurement time, the method cannot keep up with the enveloping surface method, but overall it is
faster with the intensity method, since no time-consuming preparations have to be made.
The last measurement was made on a test rig for a Pelton turbine. This measurement should show
how the measurement method performs in practice and how it performs in large measurements. The
measurement revealed many measurement hurdles, such as the small space available. The space
requirement can be very high, depending on the sound source, because a certain distance to the
sound source is needed. Also the measurement itself needs space for a clean measurement. If this is
not given, these conditions can decide the measurement method. In this measurement, the scanning
method did not work because there was not enough space.
In conclusion, it can be said that the sound intensity method provides solid measurement results
with relatively little effort. The method is best suited for small to medium-sized measurements. The
ideal frequency range is between 125 Hz to 5'000 Hz. Outside this range, other measurement
methods must be used. The same applies to large measurements.
Das Ziel dieser Arbeit war es die Schallintensitäts-Methode mit dem neuen Mess- und Auswerte-
System kennen zu lernen und an typischen Lüftungs-Komponenten anzuwenden und zu validieren.
Im Vordergund stand dabei, Aussagen zur prakischten Anwendung zu machen und Empfehlungen
und Hinweise zu den Einsatzgrenzen einfliessen zu lassen. Die Arbeit beinhaltet verschiedene
Messungen bei der neue Erkenntnisse gewonnen wurden.
Die ersten Messungen erfolgten mit der Referenzschallquelle und es wurde die Auswirkung auf
externe störende Schallquellen geachtet. Dabei zeigten sich die ersten Einsatzgrenzen dieser
Messmethode. Externe Schallquellen, welche lauter sind als 10 Dezibel machen eine Messung
unmöglich. Ebenso machen externe Schallquelle, die verschiedene Höhen und Tiefen haben, wie
Musik eine Messung fehlerhaft.
Die nächste Messung erfolgte wieder mit der Referenzschallquelle. Diesmal wurde die Genauigkeit
der Messvarianten Scanning und Diskrete Punkte getestet und die dafür benötigte Messdauer
gemessen. Beide Varianten waren in der Genauigkeit sehr hoch. Die Scanning Variante weicht in den
tieferen Bereichen etwas ab. Dafür punktet das Scanning im Bereich der Messdauer. Die Messung
erfolgte in doppelter Geschwindigkeit.
Die erste praktische Messung erfolgte an einem Lüftungsauslass. Diese Messung sollte zeigen, wie
sich die Schallintensitäts-Methode gegenüber dem Hüllflächenverfahren schlägt. Auch hier wird die
Messgenauigkeit, die Messdauer und der Aufwand bewertet. Die Messgenauigkeit ist wieder sehr
hoch, jedoch weicht das Scanning dieses Mal etwas weiter ab. Im Vergleich zur Messdauer kann die
Methode mit dem Hüllflächenverfahren nicht mithalten, jedoch ist man ingesamt schneller mit den
Intensitäts-Methode, da keine aufwendigen Vorbereitungen gemacht werden müssen.
Die letzte Messung erfolgte an einem Prüfstand für eine Peltonturbine. Diese Messung sollte zeige,
wie sich die Messmethode in der Praxis schlägt und wie diese abschneidet bei grossen Messungen.
Bei der Messung wurden viele Messhürden aufgezeigt, wie zum Beispiel der kleine verfügbare Platz.
Der Platzbedarf kann, je nach Schallquelle, sehr hoch ausfallen, da ein gewisser Abstand zur
Schallquelle benötigt wird. Ebenfalls braucht die Messung selber Platz für eine saubere Messung. Ist
dies nicht gegeben können diese Begebenheiten die Mess-Methode entscheiden. In dieser Messung
ging die Scanning-Variante nicht, da der Platz dafür gefehlt hat.
Abschliessend kann gesagt werden, dass die Schallintensitäts-Methode solide Messergebnisse mit
relativ kleinem Aufwand liefert. Die Methode eignet sich am besten für kleine bis mittelgrosse
Messungen. Der ideale Frequenzbereich liegt zwischen 125 Hz bis 5'000 Hz. Ausserhalb dieses
Bereichs gilt es andere Messmethode anzuwenden. Das Gleiche gilt für grösse Messungen.
The aim of this work was to get to know the sound intensity method with the new measurement and
evaluation system and to apply and validate it on typical ventilation components. The main focus was
to make statements about the practical application and to give recommendations and hints about the
application limits. The work includes various measurements during which new findings were
obtained.
The first measurements were made with the reference sound source and the effect on external
interfering sound sources was considered. The first limitations of this measurement method became
apparent. External sound sources which are louder than 10 decibels make a measurement
impossible. Likewise, external sound sources that have different highs and lows, such as music,
make a measurement erroneous.
The next measurement was again made with the reference sound source. This time, the accuracy of
the scanning and discrete point measurement variants was tested and the measurement duration
required for them was measured. Both variants were very accurate. The scanning variant deviates
somewhat in the lower ranges. On the other hand, scanning scores in the area of measurement
duration. The measurement was performed at double speed.
The first practical measurement was made on a ventilation outlet. This measurement was to show
how the sound intensity method compares to the enveloping surface method. Again, the
measurement accuracy, the measurement duration and the effort are evaluated. The measurement
accuracy is again very high, but this time the scanning deviates somewhat further. Compared to the
measurement time, the method cannot keep up with the enveloping surface method, but overall it is
faster with the intensity method, since no time-consuming preparations have to be made.
The last measurement was made on a test rig for a Pelton turbine. This measurement should show
how the measurement method performs in practice and how it performs in large measurements. The
measurement revealed many measurement hurdles, such as the small space available. The space
requirement can be very high, depending on the sound source, because a certain distance to the
sound source is needed. Also the measurement itself needs space for a clean measurement. If this is
not given, these conditions can decide the measurement method. In this measurement, the scanning
method did not work because there was not enough space.
In conclusion, it can be said that the sound intensity method provides solid measurement results
with relatively little effort. The method is best suited for small to medium-sized measurements. The
ideal frequency range is between 125 Hz to 5'000 Hz. Outside this range, other measurement
methods must be used. The same applies to large measurements.
Das Ziel dieser Arbeit war es die Schallintensitäts-Methode mit dem neuen Mess- und Auswerte-
System kennen zu lernen und an typischen Lüftungs-Komponenten anzuwenden und zu validieren.
Im Vordergund stand dabei, Aussagen zur prakischten Anwendung zu machen und Empfehlungen
und Hinweise zu den Einsatzgrenzen einfliessen zu lassen. Die Arbeit beinhaltet verschiedene
Messungen bei der neue Erkenntnisse gewonnen wurden.
Die ersten Messungen erfolgten mit der Referenzschallquelle und es wurde die Auswirkung auf
externe störende Schallquellen geachtet. Dabei zeigten sich die ersten Einsatzgrenzen dieser
Messmethode. Externe Schallquellen, welche lauter sind als 10 Dezibel machen eine Messung
unmöglich. Ebenso machen externe Schallquelle, die verschiedene Höhen und Tiefen haben, wie
Musik eine Messung fehlerhaft.
Die nächste Messung erfolgte wieder mit der Referenzschallquelle. Diesmal wurde die Genauigkeit
der Messvarianten Scanning und Diskrete Punkte getestet und die dafür benötigte Messdauer
gemessen. Beide Varianten waren in der Genauigkeit sehr hoch. Die Scanning Variante weicht in den
tieferen Bereichen etwas ab. Dafür punktet das Scanning im Bereich der Messdauer. Die Messung
erfolgte in doppelter Geschwindigkeit.
Die erste praktische Messung erfolgte an einem Lüftungsauslass. Diese Messung sollte zeigen, wie
sich die Schallintensitäts-Methode gegenüber dem Hüllflächenverfahren schlägt. Auch hier wird die
Messgenauigkeit, die Messdauer und der Aufwand bewertet. Die Messgenauigkeit ist wieder sehr
hoch, jedoch weicht das Scanning dieses Mal etwas weiter ab. Im Vergleich zur Messdauer kann die
Methode mit dem Hüllflächenverfahren nicht mithalten, jedoch ist man ingesamt schneller mit den
Intensitäts-Methode, da keine aufwendigen Vorbereitungen gemacht werden müssen.
Die letzte Messung erfolgte an einem Prüfstand für eine Peltonturbine. Diese Messung sollte zeige,
wie sich die Messmethode in der Praxis schlägt und wie diese abschneidet bei grossen Messungen.
Bei der Messung wurden viele Messhürden aufgezeigt, wie zum Beispiel der kleine verfügbare Platz.
Der Platzbedarf kann, je nach Schallquelle, sehr hoch ausfallen, da ein gewisser Abstand zur
Schallquelle benötigt wird. Ebenfalls braucht die Messung selber Platz für eine saubere Messung. Ist
dies nicht gegeben können diese Begebenheiten die Mess-Methode entscheiden. In dieser Messung
ging die Scanning-Variante nicht, da der Platz dafür gefehlt hat.
Abschliessend kann gesagt werden, dass die Schallintensitäts-Methode solide Messergebnisse mit
relativ kleinem Aufwand liefert. Die Methode eignet sich am besten für kleine bis mittelgrosse
Messungen. Der ideale Frequenzbereich liegt zwischen 125 Hz bis 5'000 Hz. Ausserhalb dieses
Bereichs gilt es andere Messmethode anzuwenden. Das Gleiche gilt für grösse Messungen.
The aim of this work was to get to know the sound intensity method with the new measurement and
evaluation system and to apply and validate it on typical ventilation components. The main focus was
to make statements about the practical application and to give recommendations and hints about the
application limits. The work includes various measurements during which new findings were
obtained.
The first measurements were made with the reference sound source and the effect on external
interfering sound sources was considered. The first limitations of this measurement method became
apparent. External sound sources which are louder than 10 decibels make a measurement
impossible. Likewise, external sound sources that have different highs and lows, such as music,
make a measurement erroneous.
The next measurement was again made with the reference sound source. This time, the accuracy of
the scanning and discrete point measurement variants was tested and the measurement duration
required for them was measured. Both variants were very accurate. The scanning variant deviates
somewhat in the lower ranges. On the other hand, scanning scores in the area of measurement
duration. The measurement was performed at double speed.
The first practical measurement was made on a ventilation outlet. This measurement was to show
how the sound intensity method compares to the enveloping surface method. Again, the
measurement accuracy, the measurement duration and the effort are evaluated. The measurement
accuracy is again very high, but this time the scanning deviates somewhat further. Compared to the
measurement time, the method cannot keep up with the enveloping surface method, but overall it is
faster with the intensity method, since no time-consuming preparations have to be made.
The last measurement was made on a test rig for a Pelton turbine. This measurement should show
how the measurement method performs in practice and how it performs in large measurements. The
measurement revealed many measurement hurdles, such as the small space available. The space
requirement can be very high, depending on the sound source, because a certain distance to the
sound source is needed. Also the measurement itself needs space for a clean measurement. If this is
not given, these conditions can decide the measurement method. In this measurement, the scanning
method did not work because there was not enough space.
In conclusion, it can be said that the sound intensity method provides solid measurement results
with relatively little effort. The method is best suited for small to medium-sized measurements. The
ideal frequency range is between 125 Hz to 5'000 Hz. Outside this range, other measurement
methods must be used. The same applies to large measurements.
Das Ziel dieser Arbeit war es die Schallintensitäts-Methode mit dem neuen Mess- und Auswerte-
System kennen zu lernen und an typischen Lüftungs-Komponenten anzuwenden und zu validieren.
Im Vordergund stand dabei, Aussagen zur prakischten Anwendung zu machen und Empfehlungen
und Hinweise zu den Einsatzgrenzen einfliessen zu lassen. Die Arbeit beinhaltet verschiedene
Messungen bei der neue Erkenntnisse gewonnen wurden.
Die ersten Messungen erfolgten mit der Referenzschallquelle und es wurde die Auswirkung auf
externe störende Schallquellen geachtet. Dabei zeigten sich die ersten Einsatzgrenzen dieser
Messmethode. Externe Schallquellen, welche lauter sind als 10 Dezibel machen eine Messung
unmöglich. Ebenso machen externe Schallquelle, die verschiedene Höhen und Tiefen haben, wie
Musik eine Messung fehlerhaft.
Die nächste Messung erfolgte wieder mit der Referenzschallquelle. Diesmal wurde die Genauigkeit
der Messvarianten Scanning und Diskrete Punkte getestet und die dafür benötigte Messdauer
gemessen. Beide Varianten waren in der Genauigkeit sehr hoch. Die Scanning Variante weicht in den
tieferen Bereichen etwas ab. Dafür punktet das Scanning im Bereich der Messdauer. Die Messung
erfolgte in doppelter Geschwindigkeit.
Die erste praktische Messung erfolgte an einem Lüftungsauslass. Diese Messung sollte zeigen, wie
sich die Schallintensitäts-Methode gegenüber dem Hüllflächenverfahren schlägt. Auch hier wird die
Messgenauigkeit, die Messdauer und der Aufwand bewertet. Die Messgenauigkeit ist wieder sehr
hoch, jedoch weicht das Scanning dieses Mal etwas weiter ab. Im Vergleich zur Messdauer kann die
Methode mit dem Hüllflächenverfahren nicht mithalten, jedoch ist man ingesamt schneller mit den
Intensitäts-Methode, da keine aufwendigen Vorbereitungen gemacht werden müssen.
Die letzte Messung erfolgte an einem Prüfstand für eine Peltonturbine. Diese Messung sollte zeige,
wie sich die Messmethode in der Praxis schlägt und wie diese abschneidet bei grossen Messungen.
Bei der Messung wurden viele Messhürden aufgezeigt, wie zum Beispiel der kleine verfügbare Platz.
Der Platzbedarf kann, je nach Schallquelle, sehr hoch ausfallen, da ein gewisser Abstand zur
Schallquelle benötigt wird. Ebenfalls braucht die Messung selber Platz für eine saubere Messung. Ist
dies nicht gegeben können diese Begebenheiten die Mess-Methode entscheiden. In dieser Messung
ging die Scanning-Variante nicht, da der Platz dafür gefehlt hat.
Abschliessend kann gesagt werden, dass die Schallintensitäts-Methode solide Messergebnisse mit
relativ kleinem Aufwand liefert. Die Methode eignet sich am besten für kleine bis mittelgrosse
Messungen. Der ideale Frequenzbereich liegt zwischen 125 Hz bis 5'000 Hz. Ausserhalb dieses
Bereichs gilt es andere Messmethode anzuwenden. Das Gleiche gilt für grösse Messungen.
The aim of this work was to get to know the sound intensity method with the new measurement and
evaluation system and to apply and validate it on typical ventilation components. The main focus was
to make statements about the practical application and to give recommendations and hints about the
application limits. The work includes various measurements during which new findings were
obtained.
The first measurements were made with the reference sound source and the effect on external
interfering sound sources was considered. The first limitations of this measurement method became
apparent. External sound sources which are louder than 10 decibels make a measurement
impossible. Likewise, external sound sources that have different highs and lows, such as music,
make a measurement erroneous.
The next measurement was again made with the reference sound source. This time, the accuracy of
the scanning and discrete point measurement variants was tested and the measurement duration
required for them was measured. Both variants were very accurate. The scanning variant deviates
somewhat in the lower ranges. On the other hand, scanning scores in the area of measurement
duration. The measurement was performed at double speed.
The first practical measurement was made on a ventilation outlet. This measurement was to show
how the sound intensity method compares to the enveloping surface method. Again, the
measurement accuracy, the measurement duration and the effort are evaluated. The measurement
accuracy is again very high, but this time the scanning deviates somewhat further. Compared to the
measurement time, the method cannot keep up with the enveloping surface method, but overall it is
faster with the intensity method, since no time-consuming preparations have to be made.
The last measurement was made on a test rig for a Pelton turbine. This measurement should show
how the measurement method performs in practice and how it performs in large measurements. The
measurement revealed many measurement hurdles, such as the small space available. The space
requirement can be very high, depending on the sound source, because a certain distance to the
sound source is needed. Also the measurement itself needs space for a clean measurement. If this is
not given, these conditions can decide the measurement method. In this measurement, the scanning
method did not work because there was not enough space.
In conclusion, it can be said that the sound intensity method provides solid measurement results
with relatively little effort. The method is best suited for small to medium-sized measurements. The
ideal frequency range is between 125 Hz to 5'000 Hz. Outside this range, other measurement
methods must be used. The same applies to large measurements.
Das Ziel dieser Arbeit war es die Schallintensitäts-Methode mit dem neuen Mess- und Auswerte-
System kennen zu lernen und an typischen Lüftungs-Komponenten anzuwenden und zu validieren.
Im Vordergund stand dabei, Aussagen zur prakischten Anwendung zu machen und Empfehlungen
und Hinweise zu den Einsatzgrenzen einfliessen zu lassen. Die Arbeit beinhaltet verschiedene
Messungen bei der neue Erkenntnisse gewonnen wurden.
Die ersten Messungen erfolgten mit der Referenzschallquelle und es wurde die Auswirkung auf
externe störende Schallquellen geachtet. Dabei zeigten sich die ersten Einsatzgrenzen dieser
Messmethode. Externe Schallquellen, welche lauter sind als 10 Dezibel machen eine Messung
unmöglich. Ebenso machen externe Schallquelle, die verschiedene Höhen und Tiefen haben, wie
Musik eine Messung fehlerhaft.
Die nächste Messung erfolgte wieder mit der Referenzschallquelle. Diesmal wurde die Genauigkeit
der Messvarianten Scanning und Diskrete Punkte getestet und die dafür benötigte Messdauer
gemessen. Beide Varianten waren in der Genauigkeit sehr hoch. Die Scanning Variante weicht in den
tieferen Bereichen etwas ab. Dafür punktet das Scanning im Bereich der Messdauer. Die Messung
erfolgte in doppelter Geschwindigkeit.
Die erste praktische Messung erfolgte an einem Lüftungsauslass. Diese Messung sollte zeigen, wie
sich die Schallintensitäts-Methode gegenüber dem Hüllflächenverfahren schlägt. Auch hier wird die
Messgenauigkeit, die Messdauer und der Aufwand bewertet. Die Messgenauigkeit ist wieder sehr
hoch, jedoch weicht das Scanning dieses Mal etwas weiter ab. Im Vergleich zur Messdauer kann die
Methode mit dem Hüllflächenverfahren nicht mithalten, jedoch ist man ingesamt schneller mit den
Intensitäts-Methode, da keine aufwendigen Vorbereitungen gemacht werden müssen.
Die letzte Messung erfolgte an einem Prüfstand für eine Peltonturbine. Diese Messung sollte zeige,
wie sich die Messmethode in der Praxis schlägt und wie diese abschneidet bei grossen Messungen.
Bei der Messung wurden viele Messhürden aufgezeigt, wie zum Beispiel der kleine verfügbare Platz.
Der Platzbedarf kann, je nach Schallquelle, sehr hoch ausfallen, da ein gewisser Abstand zur
Schallquelle benötigt wird. Ebenfalls braucht die Messung selber Platz für eine saubere Messung. Ist
dies nicht gegeben können diese Begebenheiten die Mess-Methode entscheiden. In dieser Messung
ging die Scanning-Variante nicht, da der Platz dafür gefehlt hat.
Abschliessend kann gesagt werden, dass die Schallintensitäts-Methode solide Messergebnisse mit
relativ kleinem Aufwand liefert. Die Methode eignet sich am besten für kleine bis mittelgrosse
Messungen. Der ideale Frequenzbereich liegt zwischen 125 Hz bis 5'000 Hz. Ausserhalb dieses
Bereichs gilt es andere Messmethode anzuwenden. Das Gleiche gilt für grösse Messungen.
The aim of this work was to get to know the sound intensity method with the new measurement and
evaluation system and to apply and validate it on typical ventilation components. The main focus was
to make statements about the practical application and to give recommendations and hints about the
application limits. The work includes various measurements during which new findings were
obtained.
The first measurements were made with the reference sound source and the effect on external
interfering sound sources was considered. The first limitations of this measurement method became
apparent. External sound sources which are louder than 10 decibels make a measurement
impossible. Likewise, external sound sources that have different highs and lows, such as music,
make a measurement erroneous.
The next measurement was again made with the reference sound source. This time, the accuracy of
the scanning and discrete point measurement variants was tested and the measurement duration
required for them was measured. Both variants were very accurate. The scanning variant deviates
somewhat in the lower ranges. On the other hand, scanning scores in the area of measurement
duration. The measurement was performed at double speed.
The first practical measurement was made on a ventilation outlet. This measurement was to show
how the sound intensity method compares to the enveloping surface method. Again, the
measurement accuracy, the measurement duration and the effort are evaluated. The measurement
accuracy is again very high, but this time the scanning deviates somewhat further. Compared to the
measurement time, the method cannot keep up with the enveloping surface method, but overall it is
faster with the intensity method, since no time-consuming preparations have to be made.
The last measurement was made on a test rig for a Pelton turbine. This measurement should show
how the measurement method performs in practice and how it performs in large measurements. The
measurement revealed many measurement hurdles, such as the small space available. The space
requirement can be very high, depending on the sound source, because a certain distance to the
sound source is needed. Also the measurement itself needs space for a clean measurement. If this is
not given, these conditions can decide the measurement method. In this measurement, the scanning
method did not work because there was not enough space.
In conclusion, it can be said that the sound intensity method provides solid measurement results
with relatively little effort. The method is best suited for small to medium-sized measurements. The
ideal frequency range is between 125 Hz to 5'000 Hz. Outside this range, other measurement
methods must be used. The same applies to large measurements.
Steigende Weltbevölkerung, Ressourcenknappheit, Klimawandel, sowie die bereits heute spürbare
Nahrungsknappheit erfordern neue Lösungen für eine lückenlose Lebensmittelversorgung. Einen Ansatz
bietet Vertical Farming, welches die Pflanzenkultivierung in Räumen unter optimalen künstlich geschaffenen
Bedingungen bezeichnet. So können Ressourcen wie Dünger, Pestizide und Wasser eingespart werden,
erfordern jedoch neue lufttechnische Systeme für ihren Betrieb. Das Start-Up «Growcer» realisiert als erstes
Unternehmen in der Schweiz eine solche Farm. In ihrem Auftrag wird in dieser Arbeit dafür ein
Lüftungskonzept mit Abwärmenutzung entwickelt. Dieses muss die Anforderungen der Pflanzen und die
Modularität bezüglich des Baus von solchen Farms erfüllen. Dabei sind neben den räumlichen
Anforderungen sowohl ökonomische als auch ökologische Aspekte zu berücksichtigen.
Mittels Variantenstudien finden Eingrenzungen und Bewertungen von möglichen Konzeptlösungen statt.
Simulationsanalysen, Energieverbrauchsberechnungen, Investitions- und Betriebskostenermittlungen
begründen deren Wahl. Daraus lässt sich schliessen, dass sich durch den hohen internen Ressourcenbedarf
Umluftanlagen mit Wasserrückgewinnung aus energie- und kostentechnischen Gründen am meisten
durchsetzen. Durch Nutzung von Synergien dieser Anlagen erfolgt die Entwicklung eines Gesamtkonzepts
für die Farm. Abschliessend erfolgt eine Berechnung des Jahresbedarfs und der Betriebskosten errechnen,
sowie eine erste Investitionskostenabschätzungen.
Ausblickend sind je nach Standort der Farm unterschiedliche Energieressourcen zu berücksichtigen und
deshalb Anpassungen an der Technik notwendig. Das erlaubt die möglichst wirtschaftliche und
umweltfreundliche Betreibung einer Vertical Farm und führt zu einem Beitrag gegen den Klimawandel und
einer gesicherten Nahrungsmittelversorgung.
The growing world population, resource scarcity, climate change, as well as the already noticeable food
shortage require new solutions for a complete food supply. One approach is vertical farming, which refers to
the cultivation of plants in rooms under optimal and artificially created conditions. The start-up "Growcer" is
the first company in Switzerland to realise a vertical farm. On their behalf, a ventilation concept with the
utilization of waste heat is being developed for this purpose. The concept must meet the requirements of the
plant and the modularity regarding the construction of such farms. Besides those requirements, likewise both
economic and ecological aspects must be considered.
Studies of variants are used to narrow down and evaluate possible concept solutions. Simulation analyses,
calculations of energy consumption, investment and operating cost calculations justify the choice of concepts
over others. This leads to the conclusion, that due to the high internal resource requirements, air recirculation
systems with water recovery is the best solution due to reasons regarding energy and cost. By utilising the
synergies of these systems, an overall concept for the vertical farm is developed. Finally, the annual
requirements and operating costs are being calculated and an initial investment cost analysis is made.
In a next phase, depending on the location of the farm, different energy resources must be considered to
ensure the most economical and environmentally friendly operation of a vertical farm. Thus, adjustments to
the proposed technology are necessary in order to provide a contribution against climate change in the food
supply.
Steigende Weltbevölkerung, Ressourcenknappheit, Klimawandel, sowie die bereits heute spürbare
Nahrungsknappheit erfordern neue Lösungen für eine lückenlose Lebensmittelversorgung. Einen Ansatz
bietet Vertical Farming, welches die Pflanzenkultivierung in Räumen unter optimalen künstlich geschaffenen
Bedingungen bezeichnet. So können Ressourcen wie Dünger, Pestizide und Wasser eingespart werden,
erfordern jedoch neue lufttechnische Systeme für ihren Betrieb. Das Start-Up «Growcer» realisiert als erstes
Unternehmen in der Schweiz eine solche Farm. In ihrem Auftrag wird in dieser Arbeit dafür ein
Lüftungskonzept mit Abwärmenutzung entwickelt. Dieses muss die Anforderungen der Pflanzen und die
Modularität bezüglich des Baus von solchen Farms erfüllen. Dabei sind neben den räumlichen
Anforderungen sowohl ökonomische als auch ökologische Aspekte zu berücksichtigen.
Mittels Variantenstudien finden Eingrenzungen und Bewertungen von möglichen Konzeptlösungen statt.
Simulationsanalysen, Energieverbrauchsberechnungen, Investitions- und Betriebskostenermittlungen
begründen deren Wahl. Daraus lässt sich schliessen, dass sich durch den hohen internen Ressourcenbedarf
Umluftanlagen mit Wasserrückgewinnung aus energie- und kostentechnischen Gründen am meisten
durchsetzen. Durch Nutzung von Synergien dieser Anlagen erfolgt die Entwicklung eines Gesamtkonzepts
für die Farm. Abschliessend erfolgt eine Berechnung des Jahresbedarfs und der Betriebskosten errechnen,
sowie eine erste Investitionskostenabschätzungen.
Ausblickend sind je nach Standort der Farm unterschiedliche Energieressourcen zu berücksichtigen und
deshalb Anpassungen an der Technik notwendig. Das erlaubt die möglichst wirtschaftliche und
umweltfreundliche Betreibung einer Vertical Farm und führt zu einem Beitrag gegen den Klimawandel und
einer gesicherten Nahrungsmittelversorgung.
The growing world population, resource scarcity, climate change, as well as the already noticeable food
shortage require new solutions for a complete food supply. One approach is vertical farming, which refers to
the cultivation of plants in rooms under optimal and artificially created conditions. The start-up "Growcer" is
the first company in Switzerland to realise a vertical farm. On their behalf, a ventilation concept with the
utilization of waste heat is being developed for this purpose. The concept must meet the requirements of the
plant and the modularity regarding the construction of such farms. Besides those requirements, likewise both
economic and ecological aspects must be considered.
Studies of variants are used to narrow down and evaluate possible concept solutions. Simulation analyses,
calculations of energy consumption, investment and operating cost calculations justify the choice of concepts
over others. This leads to the conclusion, that due to the high internal resource requirements, air recirculation
systems with water recovery is the best solution due to reasons regarding energy and cost. By utilising the
synergies of these systems, an overall concept for the vertical farm is developed. Finally, the annual
requirements and operating costs are being calculated and an initial investment cost analysis is made.
In a next phase, depending on the location of the farm, different energy resources must be considered to
ensure the most economical and environmentally friendly operation of a vertical farm. Thus, adjustments to
the proposed technology are necessary in order to provide a contribution against climate change in the food
supply.
Im Juli 2022 veröffentlichte die Eidgenössische Koordinationskommission für Arbeitssicherheit (EKAS) die
Richtlinie 1871, betreffend der Arbeitssicherheit in Laboren. Neu werden minimale Raumluftwechselzahlen
gefordert, welche wesentlich höher sind als die bisher verwendeten Planungswerte. Die
Arbeitsnehmersicherheit steht selbstverständlich an erster Stelle, dennoch stellt sich die Frage ob die neuen
minimalen Raumluftwechselzahlen tatsächlich mehr Sicherheit gewährleisten. Es gilt zu prüfen, ob
niedrigere Raumluftwechselzahlen die gleiche Sicherheit erbringen können, wie die neu geforderten
Raumluftwechselzahlen, oder ob gesundheitsgefährdende Stoffkonzentrationen entstehen. In Anbetracht des
Energieverbrauches bedeutet eine höhere Raumluftwechselzahl einen höheren Energieverbrauch und somit
eine höhere CO2-Belastung für die Umwelt.
Um diese Untersuchung durchzuführen, werden vier authentische Szenarien in einem Labor an der ETH
Zürich bei verschiedenen Raumluftwechselzahlen untersucht. Mit den beiden Arbeitsstoffen Ethanol und
Aceton wird erforscht, ob sich eine gesundheitsgefährdende Stoffkonzentration im Raum bildet. Für die
Energiebetrachtung werden drei verschiedene Betriebsprofile für das Referenzobjekt erstellt, um den neu
benötigten Energiebedarf durch die neuen Raumluftwechselzahlen mit dem IST-Zustand und dem
Planungswert zu vergleichen.
Die Messresultate der untersuchten Szenarien zeigen, dass die neu geforderte minimale Raumluftwechselzahl
von drei, zu hoch ist. Ein einfacher Raumluftwechsel ist ausreichend, da sich bei dieser Raumluftwechselzahl
keine gesundheitsgefährdenden Stoffkonzentrationen bilden. Die Energiebetrachtung zeigt, dass durch die
neu geforderten Raumluftwechselzahlen in der Summe 140 % mehr thermische und elektrische Energie
benötigt wird.
Die durchgeführten Untersuchungen zeigen, dass die Sicherheit für die Nutzerschaft bei einem einfachen
Raumluftwechsel in den vier Szenarien gewährleistet ist. In diesem Betrachtungsfall ist es möglich mit
tieferen Raumluftwechselzahlen als minimal gefordert, gemäss der EKAS Richtlinie, die Laboratorien zu
betreiben. Dadurch können grosse Mengen an Energie eingespart werden und die Umwelt wird weniger
belastet.
In July 2022 the Federal Coordination Commission for Occupational Safety (abbreviated to EKAS) released
the new guideline 1871 concerning the safety of laboratories. Minimal room air exchange rates are now
required, which are significantly higher than the previously used design values. Of course, ensuring a safe
workplace is a top priority. However, the question arises whether the new room air exchange rates actually
guarantee increased safety. It must be examined whether lower room air exchange rates can provide the same
level of safety as the newly required ones, or if they result in concentrations of substances that are hazardous
to health. In terms of energy, a higher number of room air changes means higher energy consumption and
thus a higher CO2 load for the environment.
To carry out this investigation, four authentic scenarios at different room air exchange rates are examined in a
laboratory at ETH Zurich. The two working substances ethanol and acetone are used to investigate whether
concentrations of substances that are hazardous to health are formed in the room. To look at the energy
analysis, three different operating profiles are created for the reference object to compare the new energy
requirement due to the new room air exchange rates with the actual state and the design value.
The measurement results for the scenarios investigated have shown, the newly required minimum room air
exchange rate of three is too high. A single room air exchange is sufficient, since at this exchange rate, no
substance concentrations hazardous to health are formed. The energy analysis reveals that the newly required
number of room air changes results in a total of 140 % higher thermal and electrical energy consumption.
The conducted investigations show that safety is guaranteed for the users with a single room air change for
the four different scenarios. In this case, it is possible to operate the laboratories with lower air exchange rates
than the minimum required by the EKAS guidelines. This would lead to significant energy savings and
reduced impact on the environment.
Im Juli 2022 veröffentlichte die Eidgenössische Koordinationskommission für Arbeitssicherheit (EKAS) die
Richtlinie 1871, betreffend der Arbeitssicherheit in Laboren. Neu werden minimale Raumluftwechselzahlen
gefordert, welche wesentlich höher sind als die bisher verwendeten Planungswerte. Die
Arbeitsnehmersicherheit steht selbstverständlich an erster Stelle, dennoch stellt sich die Frage ob die neuen
minimalen Raumluftwechselzahlen tatsächlich mehr Sicherheit gewährleisten. Es gilt zu prüfen, ob
niedrigere Raumluftwechselzahlen die gleiche Sicherheit erbringen können, wie die neu geforderten
Raumluftwechselzahlen, oder ob gesundheitsgefährdende Stoffkonzentrationen entstehen. In Anbetracht des
Energieverbrauches bedeutet eine höhere Raumluftwechselzahl einen höheren Energieverbrauch und somit
eine höhere CO2-Belastung für die Umwelt.
Um diese Untersuchung durchzuführen, werden vier authentische Szenarien in einem Labor an der ETH
Zürich bei verschiedenen Raumluftwechselzahlen untersucht. Mit den beiden Arbeitsstoffen Ethanol und
Aceton wird erforscht, ob sich eine gesundheitsgefährdende Stoffkonzentration im Raum bildet. Für die
Energiebetrachtung werden drei verschiedene Betriebsprofile für das Referenzobjekt erstellt, um den neu
benötigten Energiebedarf durch die neuen Raumluftwechselzahlen mit dem IST-Zustand und dem
Planungswert zu vergleichen.
Die Messresultate der untersuchten Szenarien zeigen, dass die neu geforderte minimale Raumluftwechselzahl
von drei, zu hoch ist. Ein einfacher Raumluftwechsel ist ausreichend, da sich bei dieser Raumluftwechselzahl
keine gesundheitsgefährdenden Stoffkonzentrationen bilden. Die Energiebetrachtung zeigt, dass durch die
neu geforderten Raumluftwechselzahlen in der Summe 140 % mehr thermische und elektrische Energie
benötigt wird.
Die durchgeführten Untersuchungen zeigen, dass die Sicherheit für die Nutzerschaft bei einem einfachen
Raumluftwechsel in den vier Szenarien gewährleistet ist. In diesem Betrachtungsfall ist es möglich mit
tieferen Raumluftwechselzahlen als minimal gefordert, gemäss der EKAS Richtlinie, die Laboratorien zu
betreiben. Dadurch können grosse Mengen an Energie eingespart werden und die Umwelt wird weniger
belastet.
In July 2022 the Federal Coordination Commission for Occupational Safety (abbreviated to EKAS) released
the new guideline 1871 concerning the safety of laboratories. Minimal room air exchange rates are now
required, which are significantly higher than the previously used design values. Of course, ensuring a safe
workplace is a top priority. However, the question arises whether the new room air exchange rates actually
guarantee increased safety. It must be examined whether lower room air exchange rates can provide the same
level of safety as the newly required ones, or if they result in concentrations of substances that are hazardous
to health. In terms of energy, a higher number of room air changes means higher energy consumption and
thus a higher CO2 load for the environment.
To carry out this investigation, four authentic scenarios at different room air exchange rates are examined in a
laboratory at ETH Zurich. The two working substances ethanol and acetone are used to investigate whether
concentrations of substances that are hazardous to health are formed in the room. To look at the energy
analysis, three different operating profiles are created for the reference object to compare the new energy
requirement due to the new room air exchange rates with the actual state and the design value.
The measurement results for the scenarios investigated have shown, the newly required minimum room air
exchange rate of three is too high. A single room air exchange is sufficient, since at this exchange rate, no
substance concentrations hazardous to health are formed. The energy analysis reveals that the newly required
number of room air changes results in a total of 140 % higher thermal and electrical energy consumption.
The conducted investigations show that safety is guaranteed for the users with a single room air change for
the four different scenarios. In this case, it is possible to operate the laboratories with lower air exchange rates
than the minimum required by the EKAS guidelines. This would lead to significant energy savings and
reduced impact on the environment.
Zur Erreichung des Klimaziels Netto-Null bis 2050 spielt der Ausbau thermischer Netze eine zentrale
Rolle. Diese Arbeit befasst sich daher mit dem Einfluss von zentralen und dezentralen thermischen
Energiespeichern (TES) auf die Dekarbonisierung und Netzentlastung von thermischen Netzen.
In der Untersuchung zur CO2-Reduktion wird die Substitution fossiler Spitzenlastenergie mit einer
Excel-Berechnung analysiert. Dabei wird quantifiziert, was das TES-Volumen und die
Grundlastleistung für eine Auswirkung haben. Die Netzentlastung wird anhand einer Simulation mit
der Software «Dymola» untersucht. Hierbei werden die TES dezentral platziert und ihr Einfluss auf
den Druckverlust in den Verteilleitungen untersucht. Beide Berechnungen stützen sich dabei auf
bereinigte Messdaten des Fernwärmenetzes der KVA in Buchs SG (32 MW).
Die Ergebnisse zeigen, dass TES einen entscheidenden Beitrag zur Erreichung der Klimaziele leisten
können. Obwohl TES mit geringeren Volumina den grössten relativen Einfluss auf die
Spitzenlastsubstitution haben (tCO2/m3
TES), reduziert sich der CO2-Ausstoss mit steigendem
Speichervolumen stetig weiter. Die Wirtschaftlichkeitsberechnung ergibt, dass Grossspeicheranlagen
für eine vollständige Dekarbonisierung innerhalb von 20 Jahren amortisiert werden, sofern eine
Differenz von 7.6 Rp./kWh zwischen Nutzenergiepreis der Grund- und Spitzenlast besteht. Aus rein
wirtschaftlicher Sicht fällt das optimale TES-Volumen jedoch deutlich kleiner aus, nämlich mit etwa
1.1 % des Volumens für eine vollständige Dekarbonisierung.
Die dezentrale Platzierung von TES hat einen erheblichen Einfluss auf die Netzentlastung. Durch das
Entladen können punktuell auftretende Druckverluste um über 50 % reduziert werden. Die Dauer der
Entlastung ist dabei vom TES-Volumen und der gewählten Ladestrategie abhängig. Es zeigt sich
jedoch, dass die Förderenergie der Pumpen nur marginal reduziert wird und somit nahezu keinen
Einfluss auf die Betriebskosten hat.
Abschliessend ist festzuhalten, dass TES in thermischen Netzen sowohl ökologisch wie auch
ökonomisch einen Mehrwert generieren. Das optimale Volumen der TES ist von diversen
Projektfaktoren abhängig und muss deshalb für jedes Netz individuell betrachtet werden. Bei
ausreichend Platz und genügend hoher Energiepreisdifferenz zwischen Grund- und Spitzenlast ist
eine vollständige Dekarbonisierung durch TES empfehlenswert und zwingend in Betracht zu ziehen.
To achieve the climate goal of net-zero emissions by 2050, the expansion of thermal grids plays a
central role. Therefore, this study focuses on the influence of centralized and decentralized thermal
energy storage (TES) on the decarbonization and grid relief of thermal networks.
The analysis of CO2 reduction examines the substitution of fossil peak load energy using an Excel
calculation. It quantifies the impact of TES volume and base load capacity. The grid relief is
investigated through a simulation using the "Dymola" software, where decentralized TES placement
and their influence on pressure loss in distribution pipes are examined. Both calculations are based
on adjusted measurement data from the district heating network of the waste incineration plant in
Buchs SG (32 MW).
The results show that TES can make a significant contribution to achieving climate targets. While TES
with smaller volumes have the greatest relative impact on peak load substitution (tCO2/m3
TES), the
CO2 emissions continue to decrease steadily with increasing storage volume. The economic
calculation reveals that large-scale storage systems can be amortized for complete decarbonization
within 20 years, provided there is a difference of 7.6 Rp./kWh between the base load and peak load
energy prices. However, from a purely economic perspective, the optimal TES volume is considerably
smaller, approximately 1.1% of the volume required for complete decarbonization.
The decentralized placement of TES has a significant impact on grid relief. Discharging can reduce
localized pressure losses by more than 50%. The duration of relief depends on the TES volume and
the chosen charging strategy. However, the energy consumption of the pumps is only marginally
reduced, thus having negligible influence on operating costs.
In conclusion, TES in thermal networks generate both ecological and economic value. The optimal
TES volume depends on various project factors and needs to be individually considered for each
network. When sufficient space is available and there is a significant energy price difference between
base load and peak load, complete decarbonization through TES is highly recommended and should
be seriously considered.