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4. Luftströmungen

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4.4 Luftwechsel und Schadstofftransport

4.4.3 Luftvolumenströme bei Fensterlüftung

Die Lüftung von mitteleuropäischen Gebäuden erfolgt immer noch mehrheitlich über Fenster, welche meist manuell bedient werden, jedoch grundsätzlich auch motorisch angetrieben werden können. Als Bauformen sind Dreh-, Kipp- und Schiebefenster verbreitet.

Aufgrund der grossen Flächen können auch bei geringen Druckdifferenzen zwischen innen und aussen bereits erhebliche Luftvolumenströme entstehen. Es kann zwischen einseitiger Lüftung und Querlüftung unterschieden werden. Bei der einseitigen Lüftung werden die Fenster nur an einer Fassade geöffnet, wobei der Luftaustausch vorwiegend infolge Temperatur- bzw. Dichtedifferenzen zwischen innen und aussen erfolgt. Die Querlüftung wird insbesondere durch windinduzierte Druckdifferenzen verursacht.

Einseitige Lüftung

Im Falle der einseitigen Lüftung kann der Luftvolumenstrom durch eine Rechtecköffnung (z.B. Drehfenster) infolge Temperaturdifferenz zwischen innen und aussen (Ti > Te) als Zweiwegströmung gemäss Abbildung A4.1 betrachtet und der Aussenluft-Volumenstrom qv näherungsweise mit der Formel A4.1 bestimmt werden (Lit. [4.1 und 4.2]:

Zweiwegströmung bei einem geöffneten Fenster
Abbildung A4.1: Zweiwegströmung bei einem geöffneten Fenster

(A4.1)

Die empirische Grösse cd ist insbesondere von der Fensterposition und -geometrie abhängig [4.2] und kann – falls keine Resultate aus Experimenten oder CFD-Simulationen vorliegen – in grober Näherung mit etwa 0.6 angenommen werden.

Die Grössenordnung des Aussenluft-Volumenstroms bei einem geöffneten Fensterflügel in Abhängigkeit zur Temperaturdifferenz und Fensterhöhe ist in Abbildung A4.2 an einem Beispiel dargestellt.

Aussenluft-Volumenstrom in Abhängigkeit zur Temperaturdifferenz und Fensterhöhe H am Beispiel eines Fensterflügels mit der Breite B = 0.55 m
Abbildung A4.2: Aussenluft-Volumenstrom in Abhängigkeit zur Temperaturdifferenz und Fensterhöhe H am Beispiel eines Fensterflügels mit der Breite B = 0.55 m (cd = 0,6, θa,i = 25 °C).

Bei Kippfenstern gemäss Abbildung A4.3 kann der Luftvolumenstrom näherungsweise mit der Formel A4.2 abgeschätzt werden. Die empirischen Faktoren ck in Tabelle 4.1 beruhen auf Messungen an Fenstern mit Seitenverhältnissen H/B von 1 bis 2 [4.1].

Zweiwegströmung bei einem geöffneten Kippfenster
Abbildung A4.3: Zweiwegströmung bei einem geöffneten Kippfenster

(A4.2)

Der reduzierte Aussenluft-Volumenstrom bei einem Kippfenster und der Vergleich zum offenen Fenster ist in Abbildung A4.4 am Beispiel eines Fensterflügels (B = 0.55 m, H = 1.0 m) dargestellt.

Aussenluft-Volumenstrom bei einem Kippfenster in Abhängigkeit zur Temperaturdifferenz und zum Öffnungswinkel α im Vergleich zum offenen Fensterflügel B = 0.55 m, H = 1.0 m,
Abbildung A4.4: Aussenluft-Volumenstrom bei einem Kippfenster in Abhängigkeit zur Temperaturdifferenz und zum Öffnungswinkel α im Vergleich zum offenen Fensterflügel B = 0.55 m, H = 1.0 m, (cd = 0,6 , θa,i = 25 °C).

4.7 Literatur: Luftströmungen

[4.1] SIA-Merkblatt 2013, Lüftung in Wohnbauten, Schweizerischer Ingenieur- und Architekten-Verein, Zürich, 2008
[4.2] P.A. Favarolo, H. Manz: Temperature driven single-sided ventilation through a large rectangular opening, Building and Environment 40 (2005), 689–699

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