Reduction of pressure losses in air handling units

• Druckverlust Reduzierung in raumlufttechnischen Anlagen

Azem, Abdul; Müller, Dirk (Thesis advisor); Kriegel, Martin (Thesis advisor)

Aachen (2018, 2019)
Doktorarbeit

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2018

Kurzfassung

Diese Arbeit konzentriert sich auf luftseitige Druckverluste in raumlufttechnischen Anlagen (RLTA). Dazu wurde insbesondere der Einfluss der Luftgeschwindigkeit auf die Druckverluste und die Energieeffizienz der Komponenten, um die Betriebskosten zu senken, untersucht. Zunächst wurden Kennzahlen eingeführt, die für die Bewertung von RLTA relevant sind. Danach wurden Komponenten, die in den modernen RLTA zum Einsatz kommen, mit ihren besonderen Eigenschaftenvorgestellt. Anschließend wurden die aktuellen Normrichtlinien und gesetzliche Regelungen und deren Auswirkungen erläutert. Hernach wurde eine Literatur- und Patentrecherche durchgeführt, die eine Analyse der Verkaufszahlen der Komponenten zwischen 2014 und 2017 beinhaltete. Diese Analyse ermöglichte es, RLTA-Komponenten hervorzuheben, die Optimierungspotenzialaufweisen, und RLTA-Komponenten zu identifizieren, bei denen eine Optimierung nur einen geringen Einfluss auf die Effizienz haben würde. Im Anschluss der Analyse wurde ein Verfahren zur Bestimmung der wirtschaftlichen Luftgeschwindigkeit in RLTA auf Basis dynamischer Simulationen entwickelt. Als Ergebnis zeigt sich, dass die optimale Luftgeschwindigkeit in RLTA eine Funktion des Luftvolumenstroms, der täglichen Betriebszeit, der zu erwartenden Lebensdauer und des Energiepreises ist, während der Standort nur eine untergeordnete Rolle spielt. Danach wurden Untersuchungen zur Optimierung von RLTA-Komponenten durchgeführt. Während der Untersuchung wurden zwei vielversprechende Optimierungsmaßnahmen entwickelt. Zum einen ein Wärmeübertrager mit optimalem Bypass, der in Abhängigkeit von den zu erwartenden Jahresbetriebsstundendimensioniert ist, und zum anderen ein kubischer Schalldämpfer, der als Druckrückgewinnungseinheit(PRU) direkt hinter dem Ventilator angeordnet ist. Schließlich wurde speziell für die Untersuchung der luftseitigen Druckverluste eine reale Testanlage untersucht. Die konzipierte Testanlage bestand aus mehreren Modulen, die jeweils nur eine Komponente enthielten. Dieser modulare Aufbau ermöglichte einen schnellen Wechsel zwischen den verschiedenen Varianten. Dabei wurden sowohl Standard als auch Module mit optimierten Komponenten (Kühler mit Bypass und PRU) untersucht. Hauptergebnis der Praxistests war, dass die theoretisch berechneten Vorteile der optimierten Komponenten auch unter realistischen Testbedingungen nachgewiesen werden konnten.

Einrichtungen

• E.ON Energy Research Center [080052]
• Lehrstuhl für Gebäude- und Raumklimatechnik [419510]