Automatisch gesteuerte Deckenventilatoren mit Thermostat in RE2020: Was sind die Vorteile?

Erinnern wir uns zunächst daran, dass es drei Modi für die Regelung von Deckenventilatoren / Air Brewers gibt:

• Handbuch
• Automatische Verwaltung mit Thermostat
• Vollautomatische Verwaltung

Diese drei Modi werden sich auf die Berechnung der Gradstunden (DH), aber auch auf die Cep- und Cep_n,r-Werte auswirken. Da die Samarat-Geräte nun mit Thermostaten ausgestattet sind und von einer Gebäudeleittechnik gesteuert werden können, sind die beiden fortschrittlichsten Modi für Fachleute verfügbar, die Luftumwälzer installieren möchten.

Welchen Nutzen haben diese Regelungsmodi im Rahmen der RE2020-Berechnung? Dies soll im Folgenden geklärt werden.

Die Theorie verdeutlichen und Berechnungen vorlegen

In dieser Veröffentlichung wird zunächst der theoretische Rahmen der Berechnungen vorgestellt, um eine Klärung herbeizuführen.

Am Ende wird sie durch eine Reihe von Simulationen ergänzt, die für Planungsbüros besonders nützlich sind. Für den Teil, der den Berechnungen gewidmet ist, haben wir uns auf die Arbeit von Maxime Jaymond, Leiter der Planungsbüros New Energie Concept & Carbone, gestützt.

Die Simulationen ermöglichen es, die Auswirkungen der Begründung und der Regelungsarten in den vorgeschriebenen Berechnungen für ein typisches Gebäude im Mittelmeerraum zu messen.

Drei Modi, drei Leistungen

Im manuellen Modus schaltet der Nutzer den Luftumwälzer ein und passt die Geschwindigkeit nach seinem Empfinden an. Die Wärmeberechnung basiert dann auf konventionellen Werten.

Im automatischen Modus mit Thermostat schaltet der Thermostat den Ventilator zunächst auf einen mittleren Luftstrom (die Berechnungsmaschine geht von 60% des maximalen Luftstroms aus).

Im vollautomatischen Modus hat der Nutzer keine Kontrolle über die Auslösung und die maximale Geschwindigkeit des Luftstroms. Dennoch ist der Gewinn im Vergleich zum manuellen Modus in bestimmten Konfigurationen sehr signifikant.

Zur Erinnerung: In RE2020 wird der Luftstrom verwendet, um den Wert der Luftgeschwindigkeit zu bestimmen, mit der Formel: [Luftgeschwindigkeit]=0,0032 x [Luftstrom in m³/h / Volumen des umgewälzten Raums in m³].

Was ist Hysterese?

Hysterese ist ein physikalisches Phänomen, bei dem ein System nach einer Veränderung nicht sofort in seinen ursprünglichen Zustand zurückkehrt, selbst wenn die Ursache für die Veränderung beseitigt wurde.

Er äußert sich in einer Verzögerung, einem Nachlauf oder einer Differenz zwischen der vorgenommenen Änderung und der Reaktion des Systems. Es ist, als ob das System ein „Gedächtnis“ für das hat, was zuvor geschehen ist.

Nehmen wir als Beispiel einen Magneten und eine Haarnadel. Wenn man den Magneten in die Nähe der Haarnadel bringt, wird die Haarnadel von dem Magneten angezogen. Doch selbst wenn man den Magneten wegzieht, bleibt die Haarnadel noch eine Weile magnetisiert, bevor sie wieder in ihren unmagnetischen Zustand zurückkehrt.

Bei Heizungsregelungen mit Thermostat wird bewusst Hysterese in die Steuerung eingebaut, damit sich die Solltemperatur beim Einschalten von der Solltemperatur beim Ausschalten unterscheidet. Dadurch wird ein häufiges Ein- und Ausschalten des Heizsystems vermieden. Beispielsweise kann die Heizung eingeschaltet werden, wenn die Temperatur unter 19,0 °C fällt, und ausgeschaltet werden, wenn sie über 20 °C steigt, wodurch eine Hysterese von 1 °C entsteht. Die Temperatur wird als auf 19,5 Grad (auf 0,5 Grad genau) geregelt bezeichnet.

Im Zusammenhang mit Deckenventilatoren/Luftzerstäubern veranschaulicht die Hysterese die Abweichung zwischen der gemessenen Temperatur und der Aktivierung einer Benutzerreaktion (wie einer manuellen Aktion) oder eines automatischen Prozesses (wie eines Thermostats oder eines vollautomatischen Modus) in Bezug auf das thermische Unbehagen.

Haben Sie keine Angst vor den Grundeinstellungen der Hysterese!

Die folgende Tabelle, die die Berechnung der Auswirkungen von Deckenventilatoren/Luftzerstäubern in RE2020 erläutert, mag auf den ersten Blick dennoch beeindruckend sein, ist aber mit einigen einfachen Erklärungen zugänglich.

Hier sind die wichtigsten Begriffe, die für das Verständnis dieser Tabelle nützlich sind.

• QVair : Luftstrom. max entspricht dem Maximalwert; int entspricht dem Zwischenwert (60% des Maximums).
• θ_op: die operative Temperatur. Sie basiert zum einen auf der Innentemperatur, zum anderen auf der Strahlungstemperatur (Wandstrahlung).
• θ_{op_arr} : Betriebstemperatur beim Ausschalten
• θ_adap: adaptive Temperatur (um den adaptiven Komfort zu berücksichtigen[i])
• θ_v1 : Betriebstemperatur für die Auslösung im mittleren Gang
• θ_v2 : Auslösetemperatur bei Höchstgeschwindigkeit
• Δθ_op1 : Differenz zwischen der Ausschalttemperatur und der Auslösetemperatur des Zwischenstroms, ohne Berücksichtigung des adaptiven Komforts
• Δθ_op2 : Differenz zwischen der Auslösetemperatur der mittleren und der Auslösetemperatur der maximalen Durchflussmenge, ohne Berücksichtigung des adaptiven Komforts
• Δθ_op3 : Abweichung zwischen der Ausschalttemperatur und der Auslösetemperatur des Zwischenstroms unter Berücksichtigung des adaptiven Komforts

Die Basisparameter der Hysterese sind die drei letztgenannten Werte: Sie drücken die Werte aus, mit denen der Luftumwälzer ausgehend von der eingestellten Temperatur (und bei der 3. durch Anpassung der eingestellten Temperatur zur Berücksichtigung des adaptiven Komforts) auf der mittleren und der maximalen Stufe ausgelöst wird.

Beachten Sie, dass der Thermostat nicht auf einer Betriebstemperatur, sondern nur auf der Temperatur der Umgebungsluft basiert (er bezieht die Strahlungstemperatur nicht mit ein).

Die einzugebenden Werte sind die vom Hersteller mitgeteilten Werte, die die Eigenschaften des Sensors berücksichtigen, der dem Thermostat eigen ist, der den Deckenventilator/Luftzerstörer ausrüstet.

Um eine Vorstellung von den erwarteten Werten zu bekommen, nehmen diese drei Grundeinstellungen in der Berechnung des manuellen Modus die Werte 2°C, 4°C bzw. 1°C an.

Welche Werte sollte man für Samarat in der Thermostatversion eingeben?

Die drei Werte, die Sie in die Berechnung eingeben müssen, lauten wie folgt:

• Δθ_op1 : 0°C
• Δθ_op2 : 2°C
• Δθ_op3 : 0°C

Die Gewinne werden von Projekt zu Projekt unterschiedlich ausfallen, aber die automatische Verwaltung mit Thermostat führt in der Regel zu einem besseren Ergebnis in Gradstunden als die manuelle Verwaltung.

Simulationsberechnungen für ein Mehrfamilienhaus in Zone H3

Wir haben für die Simulationen die gleichen Annahmen getroffen wie in unserem Artikel „Mehrfamilienhäuser am Mittelmeer: Wie können die RE2020-Auflagen eingehalten werden?“.

Das Referenzgebäude zeichnet sich durch eine Fläche von 2233 m² aus, umfasst 36 Wohnungen in R+2 und 2 Untergeschossen. 1 Geschäftslokal vervollständigt das Ganze.

Da unsere Maßnahmen keinen Einfluss auf den Bbio haben, konzentrieren wir uns auf die folgenden Indikatoren: Grad-Stunden (in durchgehenden und nicht durchgehenden Bereichen) Cep und Cep_n,r

Beachten Sie, dass wir keinen nennenswerten Unterschied zwischen den Ergebnissen von Cep und Cep_n,r festgestellt haben. Daher fassen wir die beiden Ergebnisse in einer Spalte zusammen.

Das Ausgangsszenario basiert auf einer lauten Zone (BR2/3) ohne Klimaanlage.

1) Impact de la justification des valeurs par rapport à une simple déclaration

Erinnern wir uns: Um einen gerechtfertigten Wert eingeben zu können, muss man eine Messung vorlegen können, die aus einem Test in einem unabhängigen Labor stammt, das nach der Norm NF EN ISO/IEC 17025 von COFRAC oder einem gleichwertigen Labor akkreditiert ist. Die Norm, die Gegenstand der Prüfung ist, ist die Norm NF EN IEC 60879 (Messung des Luftstroms und der Leistung).

Dieser Labortest wurde für Samarat durchgeführt und steht Planungsbüros zur Verfügung.

Die Ergebnisse zeigen mehrere sehr wichtige Punkte:

• die Begründung hat einen erheblichen Einfluss auf die Gradstunden, insbesondere in nicht durchgehenden Bereichen,
• die Begründung der Leistung hat kaum Auswirkungen auf den Cep-Wert. Tatsächlich sind Deckenventilatoren energieeffizient, und ihr Einfluss auf die Energieverbrauchsindikatoren bleibt am Rande.

2) Auswirkungen der Regelungsart von Luftumwälzern/Deckenventilatoren

Die Simulationen basieren auf den oben erwähnten einzugebenden Hysteresewerten (Δθ_op1 : 0°C ; Δθ_op2 : 2°C et Δθ_op3 : 0°C) für die Regelungsarten automatische Steuerung mit Thermostat einerseits und vollautomatische Steuerung andererseits. Bei der vollautomatischen Steuerung beträgt die zu verwendende Temperatur 26°C. Die Werte entsprechen immer dem Samarat.

Es zeigt sich erneut, dass Deckenventilatoren, wenn man ihnen eine verbesserte Steuerung ermöglicht, zu einer deutlichen Senkung der Gradstunden führen werden.

Es ist auch anzumerken, dass, sobald eine gerechtfertigte Leistung mit einem fortschrittlichen Managementmodus kombiniert wird, die Gewinne beträchtlich sind, auch in Bezug auf die Verbesserung von Cep und Cep_n,r.

Schließlich können wir feststellen, dass bei einer äquivalenten Hysteresekonfiguration und einer Temperatur von 26°C beide Modi zu den gleichen Werten führen.

So wurden bei dem Projekt, das wir in einem früheren Artikel vorgestellt hatten, über 20% bei den Gradstunden und 4% bei den Primärenergiefaktoren eingespart.

Wärmetechniker wetteifern regelmäßig um Zehntelpunkte des Cep-Werts. Mit dieser Art von Konfiguration haben sie nun eine neue Möglichkeit.

[i] Siehe unseren Artikel zu diesem Thema: „Thermischer Komfort im Sommer und Deckenventilatoren: Kann man unser Empfinden quantifizieren?“. : https://www.exhale-fans.com/de/thermischer-komfort-im-sommer-und-deckenventilatoren-kann-man-unser-empfinden-quantifizieren/

[ii] In der Tabelle zeigen wir Konfigurationen auf, in denen der Luftstrom begründet und die Leistung einfach angegeben wird. Der Schwerpunkt dieses Ansatzes liegt auf der Berechnung, um die Auswirkungen jeder der beiden Größen messen zu können. In der Praxis werden beide Werte durch einen Labortest nach der Norm NF EN IEC 60879 ermittelt. Sobald also ein Test durchgeführt wird, sind sowohl die Werte für den Durchfluss als auch für die Leistung gerechtfertigt.