Numerische Untersuchung von Schullüftungssystemen mit Schichtlüftung

摘要

Eine gute Raumluftqualität ist eine wesentliche Voraussetzung für ein gesundes Lernklima. Wissenschaftliche Untersuchungen haben gezeigt, dass es einen direkten Zusammenhang zwischen der Luftqualität und dem Lernvermögen von Schülern gibt. Bei gleichem Zuluftvolumenstrom führen Schichtlüftungssysteme zu einer verbesserten Atemluftqualität als Mischlüftungssysteme. Die Lüftungssysteme, die nach dem Schichtlüftungsprinzip arbeiten, eignen sich daher besonders für die Belüftung von Klassenräumen. Die strömungstechnischen Einflussgrößen von Schichtlüftungssystemen in Klassenräumen sind gegenwärtig noch unzureichend erforscht. In der vorliegenden Arbeit werden hierzu verschiedene handelsübliche zentrale und dezentrale Schichtlüftungssysteme hinsichtlich der Lüftungseffektivität und der thermischen Behaglichkeit nach ISO 7730 verglichen. An einem deutschen Musterklassenraum erfolgt die Simulation und Ergebnisauswertung für den vollbelegten Winterfall mit Hilfe des CFD-Programms ANSYS 17.1. Die Auslegung des Außenluftvolumenstroms findet nach DIN EN 15251 statt. Die Eignung von Schichtlüftungssystemen für die Belüftung von Klassenräumen wird mit leichten Einschränkungen für die Kategorie Ⅱ nach DIN EN 15251 und ISO 7730 nachgewiesen. Lüftungswirksamkeiten zwischen 1,38 und 1,76 treten für die untersuchten Varianten auf.