{"id":3650,"date":"2018-08-06T11:10:21","date_gmt":"2018-08-06T09:10:21","guid":{"rendered":"https:\/\/enbau-online.ch\/bauphysik\/?p=3650"},"modified":"2019-08-13T12:07:50","modified_gmt":"2019-08-13T10:07:50","slug":"4-2-luftstroemungen-durch-fugen-und-oeffnungen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/enbau-online.ch\/bauphysik\/4-2-luftstroemungen-durch-fugen-und-oeffnungen\/","title":{"rendered":"4.2 Luftstr\u00f6mungen durch Fugen und \u00d6ffnungen"},"content":{"rendered":"

Die Beschreibung des Luftaustausches in und um ein Geb\u00e4ude [4.16]<\/span><\/span> und die damit verbundenen W\u00e4rme-, Feuchte- und Schadstofftransporte stellen ein komplexes, instation\u00e4res, nicht lineares Mehrzonenproblem dar. Es sind die treibenden Kr\u00e4fte<\/i> (Winddruck, Temperaturdifferenzen usw.), die Str\u00f6mungsdurchl\u00e4sse<\/i> (z.\u2009B. Fugendurchlasskoeffizient) sowie das Baustoff-<\/i> (u.\u2009a. Speichereffekte) und das Benutzerverhalten<\/i> (variable \u00d6ffnungen, Ausd\u00fcnstungen usw.) zeitlich und \u00f6rtlich zu ber\u00fccksichtigen.<\/p>\n

In einfacheren F\u00e4llen gen\u00fcgt es, den Zu- bzw. den Abluftstrom als geb\u00e4ude- oder raumbezogene Gr\u00f6sse anzugeben. Der Luftstrom q<\/i>v<\/sub> der in einen Raum (Geb\u00e4ude) eindringt bzw. den Raum (Geb\u00e4ude) verl\u00e4sst, dividiert durch das Netto-Raum- (Geb\u00e4ude-)Volumen V<\/i>R<\/sub> wird in der Umgangssprache als \u00abLuftwechsel\u00bb<\/i> (Einheit: h\u20131<\/sup>). Der Kehrwert des raumbezogenen Luftstroms wird als \u00abNennzeitkonstante\u00bb<\/i> des Raumes bezeichnet.<\/p>\n

(4.1)<\/div>\n

<\/p>\n

<\/div>\n

n<\/i>a<\/sub> gibt also an, wie oft im Mittel pro Stunde unter Annahme idealer Verdr\u00e4ngungsl\u00fcftung (Kolbenstr\u00f6mung) die Raumluft ausgetauscht wird.<\/i><\/p>\n

Bei Systemen mit Umluftbeimischung ist es wichtig, dass klar zwischen Aussenluftstrom und totalem Luftstrom unterschieden wird.<\/p>\n

Druckdifferenzen<\/i> zwischen Innen- und Aussenklima erzeugen \u00fcber Undichtigkeitsstellen in der Geb\u00e4udeh\u00fclle einen Luftstrom. Die Druckdifferenz \u0394p<\/i> kann einerseits durch Winddruck<\/i> und\/oder thermischen Auftrieb<\/i> hervorgerufen werden. Dabei fliesst Luft unkontrolliert durch die Undichtigkeiten der Geb\u00e4udeh\u00fclle aufgrund innerer und \u00e4usserer Klimabedingungen \u2192 nat\u00fcrlicher Luftwechsel.<\/i><\/p>\n

Andererseits bieten raumlufttechnische Anlagen die M\u00f6glichkeit, die Druckdifferenz \u0394p<\/i> und somit auch den durch das Geb\u00e4ude ziehenden Luftstrom kontrolliert zu beeinflussen \u2192 erzwungener Luftwechsel.<\/i><\/p>\n

Bei einer gegebenen Druckdifferenz h\u00e4ngt die Art der Str\u00f6mung von der Gr\u00f6sse und der Form der einzelnen \u00d6ffnung ab. F\u00fcr relativ grosse Durchl\u00e4sse<\/i> wie z.\u2009B. L\u00fcftungsschlitze oder grosse Fugen bei schlecht dichtenden Fenstern ist die Str\u00f6mung normalerweise turbulent<\/i>, und der resultierende Volumenstrom ist proportional zu <\/i>. F\u00fcr sehr enge Ritzen <\/i>und Spalten<\/i> mit relativ langen Str\u00f6mungswegen wie Risse im M\u00f6rtel oder Fugen bei gut eingepassten Fenstern wird die Str\u00f6mung prim\u00e4r durch die Z\u00e4higkeit der Luft bestimmt, ist also im Wesentlichen laminar und proportional<\/i> zu \u0394p<\/i>.<\/p>\n

Bei Bauteilfugen liegt meistens eine Kombination der beiden Str\u00f6mungsregime vor, und die Str\u00f6mungsrate kann durch einen Potenzansatz dargestellt werden (Fugenstr\u00f6mungsgesetz):<\/i><\/p>\n

(4.2)<\/div>\n

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<\/div>\n

Bei Fenstern\/T\u00fcren l\u00e4sst sich der Luftvolumenstrom im bauphysikalisch relevanten Druckbereich mit Hilfe obigen Gesetzes und der Definition des sog. Fugendurchlasskoeffizienten a<\/i>F<\/sub> wie folgt darstellen:<\/p>\n

(4.3)<\/div>\n

<\/p>\n

<\/div>\n

Der Exponent n der Druckdifferenz und der Fugendurchlasskoeffizient a<\/i>F<\/sub> bzw. die Durchl\u00e4ssigkeit a<\/i>F<\/sub> \u00b7 l\u2009<\/i> lassen sich aus experimentell bestimmten Luftdurchl\u00e4ssigkeitskennlinien<\/i> ableiten und variieren je nach Konstruktion des entsprechenden Bauteils.<\/p>\n

\"Luftdurchl\u00e4ssigkeitskennlinien<\/div>\n
Abbildung\u202f4.2:\u2002Luftdurchl\u00e4ssigkeitskennlinien von Bauelementgruppen (Fenster und T\u00fcren) eines Treppenhauses, in Abh\u00e4ngigkeit des Abdichtungsgrades ausgew\u00e4hlter Bauteilfugen (a<\/i>F<\/sub>\u2009\u00b7\u2009l<\/i> in m3<\/sup>\u2009\u00b7\u2009h\u20131<\/sup>\u2009\u00b7\u2009Pa\u2013n<\/i><\/sup>) [4.8]<\/span><\/span><\/div>\n

<\/h3>\n

Der Wert des Exponenten n<\/i> liegt zwischen 1,0 (laminare Str\u00f6mung durch Fuge) und 0,5 (turbulente Str\u00f6mung durch Fuge). F\u00fcr erste Absch\u00e4tzungen wird normalerweise ein Mittelwert von n<\/i> =\u202f2\/3 eingesetzt. In Kan\u00e4len<\/i> und Kaminen<\/i> gehorcht die Str\u00f6mung dem sog. Kanalstr\u00f6mungsgesetz (turbulente Str\u00f6mung):<\/p>\n

(4.4)<\/div>\n

<\/p>\n

<\/div>\n

<\/h3>\n

Die Str\u00f6mung bei Fenstern<\/i> und T\u00fcren<\/i> im geschlossenen Zustand wird durch die Durchl\u00e4ssigkeit\u00a0D<\/i> (=\u00a0a<\/i>\u00a0F<\/sub>\u00a0\u00b7\u00a0l<\/i>\u00a0bzw.\u00a0a<\/i>\u00a0A<\/sub>\u00a0\u00b7\u00a0A<\/i>\u00a0) und den Exponenten n<\/i> der Druckdifferenz beschrieben. Der ge\u00f6ffnete<\/i> Zustand aber erfordert spezielle Aufmerksamkeit, da extrem grosse \u00d6ffnungen meistens die Lage der neutralen Zone beeinflussen (vgl. Abschnitt 4.3.2).<\/p>\n

Die Durchstr\u00f6mung l\u00e4sst sich nicht mehr durch einen einheitlich gerichteten Luftstrom darstellen; die \u00d6ffnung wird in einzelne horizontale Streifen unterteilt, wobei die so entstehenden Str\u00f6mungspfade alle separat zu behandeln sind.<\/p>\n

Unterschiedliche Temperaturen oder vertikale Temperatur- bzw. Dichtegradienten in den angrenzenden Zonen f\u00fchren zu einer Zweiwegstr\u00f6mung, die derjenigen durch den allenfalls noch vorhandenen Zonendruckunterschied \u00fcberlagert wird. Die Str\u00f6mungsverteilung \u00fcber die H\u00f6he der \u00d6ffnung h\u00e4ngt dabei prim\u00e4r von den W\u00e4rmestrommustern in den beidseitigen Zonen ab (vgl. Abb. 4.3).<\/p>\n

\"\"<\/div>\n
\"Aufteilung<\/div>\n
Abbildung\u202f4.3:\u2002Aufteilung der Luftstr\u00f6mung durch eine grosse \u00d6ffnung in mehrere, geschichtete Str\u00f6mungspfade; Druck- und Str\u00f6mungsregime durch eine grosse \u00d6ffnung bei \u00ab\u200ahomogenen\u200a\u00bb Verh\u00e4ltnissen (reine Konvektion, Zweiwegstr\u00f6mung mit neutraler Zone (NZ) ungef\u00e4hr in der Mitte der \u00d6ffnung)<\/div>\n

4.2.1 Zusammenwirken mehrerer Fenster\/T\u00fcren<\/h2>\n

Analog den Durchlass- und \u00dcbergangswiderst\u00e4nden beim station\u00e4ren W\u00e4rme- und Feuchtetransport durch Baukonstruktionen lassen sich auch die \u00abWiderst\u00e4nde\u200a\u00bb bzw. die Durchl\u00e4ssigkeiten von Fenster- und T\u00fcrfugen bei einfachen Geb\u00e4udestrukturen zu Ersatzdurchl\u00e4ssigkeiten zusammenfassen (vgl. Abb. 4.4):<\/p>\n

\"Elektrisches<\/div>\n
Abbildung\u202f4.4:\u2002Elektrisches Ersatzschaltbild f\u00fcr zusammengesetzte Fugenstr\u00f6mung (Querstr\u00f6mung in einem Stockwerk)<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Die Beschreibung des Luftaustausches in und um ein Geb\u00e4ude [4.16] und die damit verbundenen W\u00e4rme-, Feuchte- und Schadstofftransporte stellen ein komplexes, instation\u00e4res, nicht lineares Mehrzonenproblem dar. Es sind die treibenden Kr\u00e4fte (Winddruck, Temperaturdifferenzen usw.), die Str\u00f6mungsdurchl\u00e4sse (z.\u2009B. Fugendurchlasskoeffizient) sowie das Baustoff- (u.\u2009a. Speichereffekte) und das Benutzerverhalten (variable \u00d6ffnungen, Ausd\u00fcnstungen usw.) zeitlich und \u00f6rtlich zu ber\u00fccksichtigen. […]<\/p>\n","protected":false},"author":8,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[12],"tags":[],"class_list":["post-3650","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-luftstroemungen"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/bauphysik\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3650","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/bauphysik\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/bauphysik\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/bauphysik\/wp-json\/wp\/v2\/users\/8"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/bauphysik\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=3650"}],"version-history":[{"count":6,"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/bauphysik\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3650\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":6693,"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/bauphysik\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3650\/revisions\/6693"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/bauphysik\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=3650"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/bauphysik\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=3650"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/bauphysik\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=3650"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}