Titel: Lüftungsanlagen im Anschluss an die gebräuchlichen Heizungssysteme.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1891, Band 279 (S. 91–94)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj279/ar279034

Lüftungsanlagen im Anschluss an die gebräuchlichen Heizungssysteme und eine kritische Beleuchtung dieser letzteren.

(Eine Artikelfolge von F. H. Haase, gepr. Civilingenieur. Patentanwalt in Berlin.)

(Fortsetzung des Berichtes S. 38 d. Bd.)

Vergleicht man solche Ergebnisse mit dem von Prof. Dr. v. Pettenkofer in einem Raum von 73 cbm Inhalt bei einer Temperaturdifferenz von 19° C. nach erfolgtem Verkleben aller Thür- und Fensterspalten gefundenen Ergebniss einer Luftwechselverminderung von 21 cbm, so findet man (mit Bezug auf Formel 1 S. 40 Heft 2), dass das Oeffnen eines Fensterflügels von 0,68 qm nur eine mal so grosse Wirkung für den Luftwechsel hat, als sie in dem in Rede stehenden Fall die Spalten von wahrscheinlich zwei Fenstern und einer Thür zeigten, welche, nach anderen Angaben v. Pettenkofer's beurtheilt, nicht einmal schlecht geschlossen zu haben scheinen. Es ist aber hierbei zu beachten, dass die Fenster und die Thür des beobachteten Raumes jedenfalls nicht in einer und derselben Mauer liegen und zur Zeit der Untersuchung jedenfalls auch an ihren äusseren Seiten nicht gleichen Temperaturen ausgesetzt waren.

In der That wird man bei gut schliessenden Fenstern und Thüren einen Einfluss der Spalten derselben immer nur dann bemerken können, wenn eine diesen Einfluss unterstützende Zug- oder Druckwirkung vorliegt, welche von einem Lüftungskanal, einem Ofenfeuer oder von den Spaltöffnungen einander gegenüber liegender (oder doch in anderer Mauer liegender) Mauer- oder Spaltöffnungen herrührt und die man im letzteren Fall fälschlicher Weise gewöhnlich mit der Bezeichnung „Gegenzug“ benennt.

Unter solchen Verhältnissen ist aber die Wirkung der Mauer- und Spaltöffnungen eine ganz andere als in dem oben betrachteten Fall, da hier weder ein durch eine und dieselbe Oeffnung hindurchgehender Kreislauf, noch eine von der Zeitdauer der Erwärmung des kühleren Luftstromes abhängige Rückstauung, sondern lediglich ein durch die Raumluft hindurch übertragener Luftzug vorliegt, welcher im Falle der Zugwirkung eines Kanals oder eines Ofenfeuers wesentlich von der Differenz der Temperatur des Kanals oder Feuerherdes gegenüber der Temperatur ausserhalb der Fenster und Thüren und von dem freien Durchgang des Kanals oder Ofens abhängig ist und im Falle der gegenseitigen Wirkung von einander gegenüberliegenden Maueröffnungen nur von den Grossen dieser Oeffnungen und von der Differenz der Temperaturen der beiden ausserhalb dieser Oeffnungen befindlichen Luftarten bewirkt wird.

Bei allen diesen Vorkommnissen üben die Verhältnisse und die Temperatur des gelüfteten Raumes nur einen beschränkenden Einfluss aus, auf welchen man in manchen Fällen kaum Rücksicht zu nehmen braucht. Alle diese Vorkommnisse aber lassen sich mit Benutzung derselben (auch bei Berechnung der Zugwirkung von Kaminen anwendbaren) Formel so weit beurtheilen, als es für den hier in Frage stehenden Zweck erforderlich erscheint. Man hat dabei nur für die einzelnen Fälle die jeweils auftretenden Widerstände besonders zu berücksichtigen.

Versteht man unter c die Geschwindigkeit, mit welcher sich die Luft durch eine Maueröffnung oder Spalte hindurchbewegt, unter H die als saugend wirkend anzunehmende Luftsäule, unter t0 die Temperatur der kühleren und unter t1 diejenige der wärmeren der beiden in Betrachtung stehenden Luftarten und endlich unter W denjenigen Theil der jeweils disponiblen Pressung (in Luftsäule ausgedrückt), welcher die sämmtlichen Widerstände überwindet, so findet man ganz allgemein für die disponible Pressungshöhe den Ausdruck:

. . . . (2)

Luft, welche durch Fenster- und Thürspalten hindurchstreicht, vollzieht in jeder derselben drei Umbiegungen um je 90° und bedarf deshalb zur Ueberwindung des ihr hierbei entgegenstehenden Widerstandes nach Peclet einer Pressungshöhe:

.

Der Reibungswiderstand, welcher sich hierbei zugleich der Luftbewegung entgegensetzt, ist ein ausserordentlich grosser und berechnet sich für gutschliessende grössere Kreuzstockfenster und Thüren in Pressungshöhe ausgedrückt zu annähernd:

.

Wenn kühlere Luft durch Fenster- oder Thürspalten in einen wärmeren Raum einströmt, so erwärmt und dehnt sie sich in demselben aus und verlangsamt ihre Bewegung; zieht sie dann an einer anderen Wand durch Fenster- oder Thürspalten wieder ab, so kühlt sie sich hier wieder allmählich ab, zieht sich also wieder zusammen und vergrössert beim Abströmen ihre Geschwindigkeit. Untersucht man den sich daraus ergebenden Pressungsverlust, so findet man, dass derselbe bei einer Aussentemperatur an der Zuströmungsseite, einer Raumtemperatur und einer Aussentemperatur von an der Abströmungsseite, nur einer Luftsäule gleichkommt und dass man somit mit Sicherheit allgemein dafür setzen kann:

.

Da die Widerstandshöhen w1 und w2 sich beim Durchströmen von zwei Spalten verdoppeln, so erhält man für den Durchzug durch zwei in verschiedenen Mauern befindliche Fenster- und Thürspalten, nach Gleichung (2):

oder

. . . . . . (2a)

H ist in diesem Ausdruck immer von der mittleren, Höhe desjenigen Spaltes an zu rechnen, durch welchen die kältere Aussenluft in das Gebäude einströmt und der über dieser Höhenlage ausserhalb der Ausströmungsstelle befindlichen |92| Höhe der warmen Luftschicht gleichzusetzen, deren Temperatur t1 ist.

Wenn beispielsweise die Temperatur im Treppenhause eines Gebäudes t1 = 4° und die der äusseren Luft t0 = 0°, so findet man für H = 10 m, dass die durch Fensterspalten in einen Raum des Gebäudes einströmende Luft mit einer Geschwindigkeit von ca = 0,417 m durch die Thürspalte dieses Raumes in das Treppenhaus strömt und dass demnach, wenn die Gesammtlänge dieser Thürspalte 6,5 m und deren Breite 0,0005 m beträgt, der durch Fenster- und Thürspalten bewirkte Raumluftwechsel stündlich:

.

Wenn also bei der obenerwähnten v. Pettenkofer'schen Untersuchung ein Luftwechsel von 21 cbm durch die Thür- und Fensterspalten bewirkt wurde und in dem Beobachtungsraum keinerlei Luftabzug durch andere Oeffnungen erfolgte, so muss (wenn die Luft des Treppenhauses dieselbe Temperatur hatte wie die Luft im Beobachtungsraum), die Raumthüre nothwendig mindestens einen doppelt so langen Spaltraum und eine Spaltbreite von ungefähr 1 mm im Durchschnitt gehabt haben. Ist eine grössere Abzugsöffnung im Räume vorhanden, so wird der Einfluss von Fenster- und Thürspalten bedeutend grösser, indem dann die beiden Widerstandshöhen w1 und w2 nur einfach in Rechnung kommen und demnach der Ausdruck Gleichung (2) übergeht in:

. . . . . . (2b)

Setzt man beispielsweise wieder H = 10 m, für t1 aber die Zimmerlufttemperatur 20° C. und wieder t1t0 = 4° (also t0 = 16°), so ergibt der Ausdruck (2b) eine Geschwindigkeit cb = 0,575, mit der die Luft aus einem Corridor, in welchem eine Temperatur von 16° C. herrscht, durch die Corridorthürspalte und den gelüfteten Raum hindurch in die Abzugsöffnung des letzteren einströmt. Ist dabei der Spaltraum der Thür wie oben 6,5 × 0,0005 = 0,00325 qm, so kann der durch denselben bewirkte Raumluftwechsel 3600 × 0,00325 × 0,575 = 7,72 cbm betragen. Wenn die Luft ausserhalb des Gebäudes ebenso warm ist wie die Corridorluft, so bewirken die Spalten von zwei grösseren Kreuzstockfenstern von je 16 m Gesammtspaltlänge bei einer Spaltbreite von 0,0002 m (wie sie bei dichtschliessenden Fenstern im Durchschnitt anzunehmen ist) in Gemeinschaft mit der erwähnten Thürspalte gerade jenen Luftwechsel von 21 cbm, welchen Prof. Dr. v. Pettenkofer in dem oben genannten Fall als durch die Fenster- und Thürspalten hervorgerufen constatirte.

Ist aber die Lufttemperatur ausserhalb des Gebäudes 0°, so können dieselben Fensterspalten in Gemeinschaft mit der vorerwähnten Thürspalte, bei einer Corridortemperatur von 16°, einen Raumluftwechsel von 32 × 0,0002 × 1,214 × 3600 + 7,72 = 35,68 cbm bewirken.

In dem vorstehenden Beispiel wurde angenommen, dass in dem gelüfteten Räume dieselbe Temperatur herrsche wie in dem daran anschliessenden Abzüge (Abzugskanal, Kamin oder sonst dergleichen), so dass von demselben aus eine directe Saugwirkung auf die Raumluft nicht ausgeübt wird.

Besitzt diese aber eine niedrigere Temperatur als die Luft im Abzüge, so folgt sie dessen Saugwirkung direct und wirkt demzufolge selbst saugend auf die Zuströmungsstellen und zwar um so stärker, je grösser ihre eigene Dichtigkeit und je geringer diejenige der nachströmenden äusseren Luft ist, weil die Bewegung der Raumluft hierbei mit ihrer Dichtigkeit wächst und um so mehr nachströmende Luft zur Wiederherstellung der Raumluftdichtigkeit erforderlich ist, je geringer die Dichtigkeit der äusseren Luft ist.

Diese mit den zumeist üblichen Anschauungen in Widerspruch stehende Thatsache wird man leichter übersehen, wenn man bedenkt, dass die durch Fensterspalten in einen geheizten Raum einströmende Winterluft durch ihre eigene Ausdehnung in dem Räume die weitere Nachströmung um so mehr hemmt, je rascher sie dabei die Dichtigkeit der Raumluft erreicht, was aber um so rascher erfolgt, je dichter die Raumluft und je weniger dicht die Winterluft ist.

Man sieht also, dass die Saugwirkung des Abzuges auf die Zuströmungsstellen bei directer Fortbewegung der Raumluft im Verhältniss der Dichtigkeit dieser letzteren zur Dichtigkeit der zuströmenden äusseren Luft vermehrt wird, im Uebrigen aber wie vorher zu bestimmen ist.

Bezeichnet demnach γ2 die Dichtigkeit der Raumluft, γ0 diejenige der zuströmenden Luft und f die lichte Spaltfläche der Fenster oder Thüren, so ist die durch diese in den zu lüftenden Raum secundlich einströmende Luftmenge (Volumen):

Da nun – wenn t2 die Temperatur der Raumluft ist – nach dem Gay-Lussac'schen Gesetz:

so hat man auch:

. . . . (3)

Man übersieht leicht, dass der Einfluss der Temperatur t2 auf die durch Spalten dichtschliessender Fenster und Thüren einströmende Luftmenge Vc nur von sehr geringer Bedeutung ist, weil sie nur als Factor des sehr kleinen Ausdehnungscoefficienten 0,00367 auftritt. Handelt es sich dagegen um die Bestimmung besonderer Luftzuströmungsöffnungen, so muss der Einfluss der Raumtemperatur entweder für den ungünstigsten Fall durch Rechnung ermittelt oder mit 10 bis 15 Proc. veranschlagt werden.

Für Luftzuströmung durch grössere Oeffnungen kommen – soferne es sich nicht um Luftzuleitung durch Kanäle handelt – die oben erwähnten Pressungsverluste w1, w2 und w3 nicht in Betracht, wohl aber eine durch Contraction bewirkte Stromquerschnittsverminderung.

Bezeichnet man den Contractionscoefficienten wieder wie in Gleichung (1) mit β, so erhält man mit Hinweglassung von W aus Gleichung (2) und mit Berücksichtigung des Einflusses der Raumtemperatur t2, für die sekundlich zuströmende Luftmenge Vd den Ausdruck:

. . . . (4)

in welchem F die Maueröffnung bezeichnet.

Für direct ins Freie ausmündende Maueröffnungen ist β = 0,6 bis 0,75 zu setzen; für ganz kurze Zuführungskanäle wird β = 0,75 bis 0,85; dafür aber ist dann für jede Umbiegung wie früher ein Pressungshöhenverlust |93| in Rechnung zu ziehen, während der Reibungswiderstand, als zu unbedeutend, unberücksichtigt bleiben kann. Wenn demnach n die Anzahl der Kanalecken ist, welche die Luft durchströmen muss, so erhält man für die zuströmende Luftmenge den Ausdruck:

. . . . . (5)

Setzt man in den Ausdruck (4) als Beispiel H = 10 m, t1 = 60° C. als Temperatur eines Kamins, in welches man die Raumluft durch einen ungeheizten Ofen oder auch direct abströmen lässt, ferner t0 = – 16°, t2 = 10°, F = 0,0122 qm (entsprechend einer runden Oeffnung von 5'' Durchmesser) und β = 0,75, so findet man Vd = 0,0545 cbm, entsprechend einem stündlichen Luftwechsel von 3600 × 0,0545 = 196,2 cbm.

Dieses Beispiel lässt erkennen, wie ausserordentlich gross die Wirkung eines warmen Kamins als Luftzug einer Lüftungsanlage ist; doch ist diese Verwendung eines Kamins mit Rücksicht auf den Brennmaterialverbrauch der an dasselbe angeschlossenen Oefen nur in Ausnahmefällen zu empfehlen.

Wird die Luft durch einen kurzen Kanal zugeleitet, in welchem ihre Bewegungsrichtung zweimal scharf im rechten Winkel abgelenkt wird, so vermindert sich unter sonst gleichen Verhältnissen der Luftwechsel um 30 Proc.; denn es ist in diesem Falle n = 2 in Gleichung (5) einzusetzen. Man ersieht daraus, dass derartige Kanalconstructionen, so zweckmässig sie auch nach den unter IV gegebenen Erklärungen für das Zurückhalten des Staubes sind, doch nicht überall zulässig sind, weil sie unter Umständen eine nicht unbedeutende Erhöhung der Betriebskosten einer Lüftungsanlage verursachen können. –

Nach den vorstehenden Betrachtungen über die Zugwirkung eines Abzuges kann es keinem Zweifel unterliegen, dass das, was ganz allgemein für Maueröffnungen und Spalten jeder Art gilt, natürlich auch für die Zugwirkung durch die Mauern selbst hindurch gelten muss.

Die von Märker über die Durchlassfähigkeit der Mauern gewonnenen Untersuchungsergebnisse sind deshalb nur als Zugergebnisse unter der Einwirkung einer ganz bestimmten Zughöhe oder eines ganz bestimmten Ofenzugs mit oder ohne gleichzeitige Wirkung eines ganz bestimmten anderen Abzuges aufzufassen. Und wenn es sich dabei herausgestellt hat, dass die Durchlassfähigkeit der Mauern der Differenz derjenigen Temperaturen proportional ist, denen ihre beiden Seiten ausgesetzt sind, so ist dies eben ein Beweis dafür, dass zur Ueberwindung des sich der Luftbewegung in der Mauermasse entgegensetzenden Widerstandes und zur Erzeugung der Geschwindigkeit, mit der die Luft an der wärmeren Mauerseite ankommt, eine dieser Temperaturdifferenz proportionale Pressung erforderlich ist.

Wenn man demnach mit ρ eine vorläufig noch unbestimmte, von der Natur der Mauermasse abhängige constante oder variable Grosse bezeichnet, so kann man für Mauerdurchdringungen der Gleichung (2) die Form geben:

in welcher wieder t2 die Raumtemperatur bezeichnet und alle anderen Bezeichnungen die gleiche Bedeutung haben wie in Gleichung (2).

Aus diesem Ausdruck findet man zunächst:

Multiplicirt man die Geschwindigkeit c mit 3600, so ergibt das Product die Luftmenge, welche stündlich durch 1 qm Mauerfläche hindurchgeht. Setzt man also c . 3600 = L8 und berücksichtigt den Factor 3600 auf der rechten Seite der Gleichung dadurch, dass man

setzt, so erhält man:

Berücksichtigt man nun, dass unter Einwirkung einer den Märker'schen Untersuchungen wirklich entsprechenden Zughöhe H = h2 bei einer Temperatur t2 in dem Abzug das Ergebniss der Rechnung mit dem von Märker gefundenen Untersuchungsergebniss übereinstimmen muss, und bezeichnet man die von Märker bei t2t0 = 1° Temperaturdifferenz zwischen Innen- und Aussenluft gefundene stündliche Durchlassfähigkeit der Mauer allgemein mit μ, so ergibt der vorstehende Ausdruck:

und wenn man nun aus dieser Gleichung den Werth von ρs berechnet und in den obigen allgemeinen Ausdruck von Ls einsetzt, so erhält man:

. . . (6)

Ermittelt man nun unter bekannten Verhältnissen, bei gut verklebten Fenster- und Thürspalten, den in einem – nur von gleich hoch erwärmten Räumen benachbarten – Räume erfolgenden Luftwechsel Ls und setzt alle bekannten Werthe für H, t2, t1, t0 in den Ausdruck (6) ein, so findet man für h2 diejenige Zughöhe, welche den Märker'schen Untersuchungsergebnissen wirklich entspricht.

Nach mehrfachem Vergleich directer Untersuchungsergebnisse mit Ergebnissen annähernder Berechnung hat es den Anschein, als wenn h2 nur wenig kleiner als 20 m sei, so dass man diesen Werth für den praktischen Gebrauch der Gleichung (6) in Rechnung setzen und dieser Gleichung die Form geben kann:

. . . (6a)

Setzt man beispielsweise für die Temperatur der äusseren Luft t0 = – 16° C., für die Raumtemperatur t2 = 20° und für die Temperatur eines offenen Heizkamins (Cheminée) t1 = 80°, so findet man für eine effectiv nutzbare Saughöhe von H = 10 m, Ls = 37,91 . μ.

Ist die betreffende Mauer eine vollständig rohe oder nur verputzte, aber weder gestrichene noch tapezirte, so ist nach den oben angeführten Märker'schen Untersuchungen für Backsteinmauern μ = 0,283 und demnach im vorliegenden Falle Ls = 37,91 . μ = 10,7 cbm.

|94|

Ist dagegen die Temperatur der Aussenluft t0 = + 10° C., so findet man bei sonst gleichen Verhältnissen Ls = 2,92 cbm als die für 1 qm Wandfläche aus einem mittelgut erwärmten Nachbarraume angesaugte Luftmenge.

So grosse Luftmengen werden nun in Wirklichkeit fast niemals durch die Wände eines Raumes in diesen angesaugt, weil die Gebäudemauern in der Kegel nicht roh bleiben, sondern entweder gestrichen oder mit Tapete bekleidet werden.

Deshalb hat man, um richtige Werthe zu erhalten, den rechten Theil der Gleichung noch mit einem Factor δ zu multipliciren, dessen Grosse je nach der Wandbekleidung zu wählen ist.

Nach den bis jetzt vorliegenden Untersuchungsergebnissen ist

für doppelten Leimfarbenanstrich auf
beiden Mauerseiten

δ = 0,3

bis 0,75
für doppelten Oelfarbenanstrich auf
beiden Mauerseiten

δ = 0,05

bis 0,25
für einfache Tapetenbekleidung auf
beiden Mauerseiten

δ = 0,1

bis 0,30

wobei sowohl das Alter der Wandbekleidung bezieh. des Anstrichs als auch das dazu verwendete Material in Betracht zu ziehen ist.

Wände, welche mit Gobelins behängt sind, lassen die Luft ebenso gut durch als ungestrichene oder untapezirte; solche Wände dagegen, welche eine aufgeleimte Papierbekleidung unter der Tapete enthalten, sind für Luft ebenso undurchlässig als solche, welche einen sehr guten Oelfarbenanstrich haben.

Nimmt man an, dass in dem oben als Beispiel betrachteten Fall die Aussenmauern ausserhalb des Gebäudes einen theilweise verwitterten Oelfarbenanstrich haben, für welchen bei zweiseitigem Anstrich δ = 0,15 zu setzen wäre und im Inneren der Räume mit mitteldichter Tapete bekleidet seien, für welche bei zweiseitiger Mauerbekleidung δ = 0,20 zu setzen wäre, so hat man das obige Rechnungsergebniss für solche Mauern mit zu multipliciren und erhält demnach in Wirklichkeit statt 10,7 cbm nur cbm, und macht man die gleichen Annahmen für die Mittelmauern, so erhält man für dieselben anstatt einer Durchlassfähigkeit von 2,92 cbm nur eine solche von cbm, und demnach würden die vier Wände eines Zimmers von 4 m Breite, 5 m Tiefe und 3,2 m Höhe, dessen Schmalseite der Strasse zu liegt und hier zwei Fenster von je 2,5 qm Fläche hat, unter der Wirkung des offenen Kamins (ohne Berücksichtigung von Thür- und Fensterspalten und der grösseren Durchlassfähigkeit der Thüren) durch die Wände hindurch einen Luftwechsel von

erhalten.

Ob ein solcher Luftwechsel genügt, hängt, wie wiederholt erwähnt, nicht allein von den im Räume selbst erfolgenden Verunreinigungen, sondern in erster Linie auch davon ab, mit welchem Verunreinigungsgrad die Luft in den Raum eindringt, und von dem Luftinhalte des Raumes selbst.

(Fortsetzung folgt.)

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