Betrachtung Zugluftrisiko und Verteilung der gefühlten Temperatur und der CO₂-Konzentration bei Räumen mit mechanischer Lüftung
 

Für ein Klassenzimmer mit typischer Geometrie soll mittels 3D Strömungssimulation (CFD) der Einfluss der Anordnungen von Zu- und Abluft von mechanischen Lüftungssystemen auf die lokale Luftqualität und den thermischen Komfort untersucht werden.

Vorgaben für die Simulation
Es wird ein Schulzimmer mit einer Grundfläche von 78 m² und einer Höhe von 3 m betrachtet. 24 sitzende Schüler, ein stehender Lehrer und Klassenzimmermobiliar wird in vereinfachter Form für die Strömungsanalyse diskretisiert. Die Außentemperatur wird mit 4 °C angenommen, was dem häufigsten Winterfall entspricht. Der Zuluftstrom ist so eingestellt, dass sich im Fall einer perfekten Mischung im Raum eine gleichmäßige CO₂-Konzentration von 1000 ppm einstellen sollte.  
     
Simulation
Da es sich hier um eine konstante Belüftung handelt, wurde nur das stationäre Strömungsfeld betrachtet und dieses für sieben Varianten von Zu- und Abluftsystemen verglichen. Horizontale und vertikale Schnittflächen im Strömungsraum zeigen die Verteilung der Temperatur, der CO₂-Konzentration und der Strömungsgeschwindigkeit. Durchgeführt wurden die Untersuchungen mit der Strömungssimulationssoftware ANSYS CFX.         

Ergebnisse / Empfehlungen
Anhand der Strömungsvisualisierung können Gebiete mit hoher Strömungsgeschwindigkeit bzw. hohem Zugluftrisiko und thermischer Unbehaglichkeit detektiert werden. Es hat sich gezeigt, dass Systeme mit mehreren bodennahen Quellluftauslässen und Abluftauslässen in Deckennähe vorteilhaft sind. Darauf basierend wurde dem Kunden eine Auswahl geeigneter Konzepte vorgestellt.

(Bildquelle: AFC)