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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung des Raumvolumens eines Ge- bäudes bzw. eines Raumes eines Gebäudes.
Die Bestimmung kleiner Rauminhalte, insbesondere Kompressionsvolumina von Verbren- nungsmotoren, erfolgt in Form einer experimentellen Verfahrensdurchführung, wie in der DE4011422 beschrieben, wobei durch einen zugeführten Gasstrom ein hoher Überdruck in dem Raum erzeugt wird und durch Messung der resultierenden Temperaturen und Drücke das Raum- volumen ermittelt wird.
Die Bestimmung von grosser Raumvolumina, insbesondere von Gebäuden, erfolgt bislang rech- nerisch, wobei man sich in der Regel mit einer überschlagsmässigen Erfassung begnügt. In diesem Fall ist die Anwendung des in DE4011422 beschriebenen Verfahrens nicht anwendbar, da die auftretenden Drücke in Folge ihrer Grösse eine Beschädigung des Objektes zur Folge hätten, sowie es nur erschwert möglich wäre in diesen grossvolumigen Objekten überhaupt einen derartig hohen Druck zu erreichen.
Eine weitere Möglichkeit zur Bestimmung des Volumens eines Hohlraums werden in der DE3919983 und der DE4008288 beschrieben, wobei die durch eine Messeinrichtung nach- bzw. ausströmende Luft in bzw. aus einem Hohlraum, der auf einen bestimmten Unter- bzw. Überdruck gebracht wurde, gemessen wird. Jedoch werden bei diesem Verfahren die Leckagevolumenströme durch auftretende Leckagestellen in der Gebäudehülle/Hohlraum nicht bzw. nur teilweise in die Messung miteinbezogen. So wird ein konstanter Leckagevolumenstrom über den gesamten Mess- verlauf, bei den verschiedenen auftretenden Drücken angenommen.
Genaue Bestimmungen von Gebäudevolumina werden jedoch z. B. benötigt, um Gebäude- kennzahlen zu erhalten, etwa die Luftwechselzahl, bei welcher der Leckvolumenstrom bei einer gewissen Druckdifferenz auf das Gebäudevolumen bezogen wird. Die separate Berechnung des Raumvolumens, die noch dazu mit relativ hohem Fehler behaftet ist, und die experimentelle Be- stimmung des Leckvolumenstroms sind eine verhältnismässig aufwendige Methode zur Ermittlung von Gebäudekennzahlen. Derartige Methoden sind beispielsweise in der US4517826A, US4510791A, US5214957A und der EP1156315A2 vorbeschrieben, wobei gelegentlich bei der Ermittlung der Luftdichtigkeit eines Gebäudes dessen Luftvolumen sogar vernachlässigt wird.
Ziel der Erfindung ist daher ein einfaches experimentelles, hinreichend genaues Verfahren zur Volumenbestimmung von luftdichten oder leckbehafteten Gebäuden bzw. Räumen von Gebäuden, das zu beliebigen Zwecken, also nicht nur zur Ermittlung von Gebäudekennzahlen, eingesetzt werden kann.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass Luft in den Raum des Gebäudes ein- geblasen wird und der Luftdruckverlauf zu Beginn des Einblasens, während des Einblasens und am Ende des Einblasens gemessen wird, wobei die Momentanwerte des Luftvolumenstroms zeitlich erfasst sowie aufsummiert werden.
Der Erfindung liegen nachstehende physikalische Überlegungen zugrunde:
Für Luft kann annähernd das ideale Gasgesetz p. V = m.R. T angesetzt werden, in welchem bedeuten : p........................Luftdruck [N/m2 = Pa]
V.......................(Raum) Luftvolumen [m3] m.......................Luftmasse [kg]
R........................ideale Gaskonstante [J/kg.K]
T........................Lufttemperatur [K]
Unter der Voraussetzung gleichbleibender Temperatur und unverändertem Raumvolumen gilt für eine zeitliche Änderung von Druck und Masse p.V = m.R.T
Nach Trennung der Differentiale erhält man dp.V = m.dt.R.T
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und durch Integration pt
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pO 0
EMI2.2
0 wobei pO der Druck zur Zeit t=0 und pt der Druck zur Zeit t ist.
Für das Raumvolumens V folgt daher mit pt-pO = Ap
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¯p
Da sich der Massenstrom m [kg/s] nur mit grossem Aufwand messen lässt, kann er mit guter Näherung im Wege des Volumenstroms V [m3/s] ermittelt werden, wobei wieder von der idealen Gasgleichung auszugehen ist: p. V=m.R.T
Unter der Voraussetzung gleichbleibender Temperatur und nur geringfügiger, also vernachläs- sigbarer Druckänderung folgt für den Zusammenhang zwischen Massen- und Volumenstrom der Luft p.V = m.R.T
Für p kann dabei der Anfangsdruck po gesetzt werden, sodass sich
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ergibt.
Für das zu ermittelnde Raumvolumen gilt daher schliesslich die Beziehung
V=Po/¯P V. dt, die - in Verfahrensschritte übertragen - bedeutet, dass bloss die Luftdrücke am Anfang und Ende des Einblasens gemessen und die Momentanwerte des Luftvolumenstroms zeitlich erfasst sowie aufsummiert werden müssen, um das Raumvolumen zu erhalten. Apparativ lässt sich das Verfah- ren mit bekannten Geräten (z. B. gemäss der EP 1 156 315 A2) ausführen, wobei die Messdatener- fassung wegen der erforderlichen raschen Aufeinanderfolge zweckmässig elektronisch und die Integration der Luftvolumenströme während der vorgegebenen Zeitdauer rechnergestützt erfolgen kann. Bei Verwendung einer entsprechenden programmierten Messkarte kann das Volumen so- dann direkt digital angezeigt werden. Anstelle der Vorgabe der Zeitdauer kann auch die gewünsch- te Druckdifferenz (z.
B. 50Pa oder 100Pa) festgelegt werden ; diesfalls dauert die Messung solange, bis der vorbestimmte Druck Endruck pt erreicht wird. Da der Anfangsdruck pO üblicherweise der äussere Luftdruck - gemessen ausserhalb des Raumes bzw. des Gebäudes - ist und die gewählte Druckdifferenz daher in der Regel nur etwa 0,005 bis 0,1% davon beträgt, ist die oben vorgenom- mene Näherung bei der Ermittlung des Massenstroms maus Volumenstrom V vertretbar.
Bisher wurde davon ausgegangen, dass die gesamte dem Raum zugeführte Luft, also die zeit- liche Integration des gesamten zugeführten Luftvolumenstroms V zur Gänze im volumen V des Raumes verbleibt, dh der Raum luftdicht ist. Wenn der Raum jedoch leckbehaftet ist, muss berück- sichtigt werden, dass ein Teil des von einem Gebläse geliefertem Luftvolumenstroms VVENT durch Leckage VLECK verloren geht, der dem Raum zugeführte Luftvolumenstrom V sich daher aus
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ergibt. Für die Ermittlung des Raumvolumens gilt dann
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Zur Ermittlung des Volumens eines leckbehafteten Raumes sind daher im Einklang mit der Er- findung die Momentanwerte des Leckvolumenstroms zeitlich zu erfassen, aufzusummieren und von der Aufsummierung des eingeblasenen Luftvolumenstroms in Abzug zu bringen.
Apparativ lässt sich dies mit derselben Anordnung wie zuvor beschrieben durchführen ; sind lediglich zwei aufeinanderfolgende Erfassungen vorzunehmen, nämlich einerseits jene des Leckvolumenstroms und andererseits jene des eingeblasenen Volumenstroms, wobei die Ermittlung des Leckvolumen- stroms ähnlich wie in der DE4011422 beschrieben in Schritten erfolgt, jedoch dass durch Einstel- lung stationärer Strömungszustände bei konstantem Druck der jeweilige Leckagenstrom ermittelt wird. Ein und dasselbe Gerät kann daher z.B. sowohl zur Luftdichtheitsmessungen von Gebäuden, als auch zu Volumsbestimmungen von Gebäuden bzw. jeglichen Räumen, aber auch direkt zur Ermittlung von Gebäudekennwerten (z.B. Luftwechselzahl) dienen, worin der grosse Vorteil und technische Fortschritt des erfindungsgemässen Verfahrens liegt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Bestimmung des Raumvolumens eines Gebäudes bzw. eines Raumes eines
Gebäudes, wobei Luft in den Raum des Gebäudes eingeblasen wird und der Luftdruck zu
Beginn des Einblasens, während des Einblasens und am Ende des Einblasens gemessen wird, wobei die Momentanwerte des Luftvolumenstroms zeitlich erfasst sowie aufsummiert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung des Raumvolumens nach der Gleichung V =Po V.dt erfolgt, wobei ¯p 0
V das Raumvolumen, po der Druck zur Zeit t=0, pt der Druck zur Zeit t,
Ap = pt-po und
V der Volumenstrom sind.