Deckenventilatoren und Klimaanlagen: Eine Vernunftehe?

Deckenventilatoren und Klimaanlagen: Eine Vernunftehe?

Es ist Sommer und in dieser Jahreszeit ist ein wenig thermischer Komfort sehr willkommen.
Bei dieser Gelegenheit steht die Frage nach der Kopplung von Deckenventilatoren und Klimaanlagen auf der Tagesordnung.
Zugegeben, es gibt einen echten physischen Unterschied zwischen diesen Systemen. Auf der energetischen Ebene hat die Luftumwälzung kaum Auswirkungen, während die Klimaanlage einen hohen Verbrauch aufweist.
Lassen Sie uns gemeinsam einen Blick auf die Kombination von Klimaanlagen und Belüftung in der warmen Jahreszeit werfen.

Passive und bioklimatische Gestaltung, um den Einsatz von Klimaanlagen zu vermeiden?

Eine optimierte Gebäudeplanung, die auf die Prinzipien der passiven Planung [1]und des Bioklimatismus [2] zurückgreift, hat oft zum Ziel, den Einsatz von Klimaanlagen einzuschränken oder sogar ganz zu vermeiden.

Die dynamische thermische Simulation (DTS), die immer häufiger von Wärmeplanungsbüros durchgeführt wird, bezieht die Eigenschaften des Gebäudes und seiner Umgebung mit ein. Auch die interne Wärmezufuhr wird berücksichtigt, sei es durch den Betrieb von Systemen (Beleuchtung, Computer usw.) oder durch die Körperwärme der Menschen selbst (zwischen 80 und 100 W pro Person). Die STD ermöglicht es daher, die Stunden, in denen es im Sommer ungemütlich wird, für jeden Raum einzeln abzuschätzen.

Bei neuen Wohnungen oder Bildungseinrichtungen drängen die Vorschriften übrigens seit einigen Jahren ganz klar darauf, Klimaanlagen zu vermeiden.

In einem passiven und bioklimatischen Design wird die Bewältigung hoher Temperaturen oft mit dem Einbau von Deckenventilatoren verbunden, die allein schon für ausreichend Komfort für die Bewohner sorgen.

Es gibt jedoch viele Fälle, in denen dieses ideale Schema an seine Grenzen stößt.

[1] Energieverbrauch im Winter und Sommer nahe Null

[2] Berücksichtigung des Standorts

Bestehende Gebäude: Wie geht man mit Unbehaglichkeit im Sommer um?

Einige ältere Gebäude mit sehr dicken Mauern und daher hoher Trägheit können Hitzeperioden ohne Klimaanlagen recht gut überstehen, wenn die Bewohner einfache Praktiken anwenden. Ein Beispiel dafür ist die Begrenzung der Sonneneinstrahlung durch geschlossene Fensterläden.

Leider wird in vielen Fällen, insbesondere bei Gebäuden aus der Zeit von 1948-1974, das Unbehagen aufgrund einer geringen Trägheit oder großer Fensterflächen unerträglich. Wenn es keine umfassende Renovierung gibt, die den Sommerkomfort einbezieht, werden Klimaanlagen an den Fassaden installiert.

Der Betrieb dieser Kühleinheiten verschlimmert die berüchtigten “städtischen Wärmeinseln”, überhitzte Zonen, die alle möglichen Mängel auf sich vereinen. Die dunklen Asphaltböden speichern die Sonnenenergie, die fehlende Vegetation verhindert die Evapotranspiration … und die Kompressoren der Klimaanlagen schicken die Wärme nach außen, wodurch eine Rückkopplungsschleife entsteht, ein Teufelskreis, aus dem es einen Ausweg geben müsste.

Neue Gebäude: Gute Absichten und die Realität

An einer Straßenecke eine Warze: ein Klimakompressor an einem ökologisch konzipierten Gebäude. Oder ein neues Öko-Viertel, in dem die Klimaanlagen nachträglich eingebaut wurden. Oder der Klassiker: die falsche Klimaanlage “im reinen Heizbetrieb”, die gemäß den Wärmevorschriften theoretisch nur für die Heizung bestimmt ist. Nach der Abnahme des Gebäudes und der Bescheinigung der Konformität mit den Vorschriften kommt ein selbstgefälliger Techniker, um die Anlage zu entriegeln, damit sie im Kühlmodus arbeitet. Mit freundlicher Unterstützung der Hersteller von Klimaanlagen, die genau wissen, woran sie sind.

Klimawandel: Klimatisierung als Vorbereitung auf eine unausweichliche Erwärmung?

Die beängstigenden Reden über die globale Erwärmung und die steigenden Erwartungen an den thermischen Komfort führen zu einer traurigen Realität. Klimaanlagen werden immer häufiger eingesetzt[3].

[3] Siehe Observ’ER-Studie, Marktbeobachtung 2019 für individuelle Wärmepumpen: Seite 20

Frankreich in Übersee: Klimaanlage im Sommer unumgänglich?

In den Überseedepartements, die in der intertropischen Zone liegen, sind die Sommer oft sehr heiß (und feucht, was das thermische Unbehagen verstärkt).

In diesen Gebieten ist der Mischbetrieb von Klimaanlage und Deckenventilator bereits weit verbreitet und kann für die gemäßigten Zonen lehrreich sein.

Deckenventilatoren und Luftgeschwindigkeit: Wie wirkt sich das auf die gefühlte Temperatur aus?

Das Vorhandensein von Deckenventilatoren ermöglicht einen Gewinn an gefühlter Temperatur in Abhängigkeit von der Luftgeschwindigkeit.

Wie der Woods Lüftungsleitfaden zeigt, führt eine Luftgeschwindigkeit von 0,7 m/s zu einem Gewinn von 2 °C bei der gefühlten Temperatur.

Abbildung 1 – Werte aus dem Praktischen Leitfaden zur Belüftung – Woods, gültig für durchschnittliche Feuchtigkeits- und Bekleidungsbedingungen

Erhöhen Sie den Sollwert der Klimaanlage, um den Energieverbrauch zu senken.

Nehmen wir einen 20 m² großen Raum mit einer Deckenhöhe von 2,50 m², was einem Volumen von 50 m3 entspricht.

In diesem Raum reicht in der Regel ein einfacher Deckenventilator aus, um den gewünschten Komfort zu erreichen. Bei Deckenventilatoren mit guter Leistung liegt die Leistung bei maximaler Drehzahl nahe bei 50 W.

Bei der Klimatisierung liegt der Bedarf je nach Art der Bausubstanz im Allgemeinen zwischen 25 und 50 W pro m3. Dies entspricht einer minimalen Leistung von 1250 W und einer maximalen Leistung von 2500 W.

So entspricht ein Deckenventilator bei gleichem Volumen zwischen 1/20 und 1/50 der Leistung einer Klimaanlage.

Es ist klar, dass jedes Grad, das durch den Deckenventilator gewonnen wird, zu Einsparungen bei den Klimaanlagen führen wird.

Eine amerikanische Studie, die durch zahlreiche Beiträge aus der Praxis gestützt wird, schätzt daher die Einsparungen beim Energieverbrauch pro Grad Klimaanlagensollwert auf 7 bis 10 %.

Auf der Website des CBE (Center For the Built Environment) der Universität Berkeley in Kalifornien ist ein Tool online, mit dem die Auswirkungen von Änderungen der Klimasollwerte auf VRV-Systeme (Variable Refrigerant Volume) gemessen werden sollen.

Mit dem hier verfügbaren Tool können Sie die Sollwerte für Heizen und Kühlen einstellen.

Abbildung 2: Ansicht des EBC-Sollwert-Rechners, im Chrome-Browser

Es zeigt sich also, dass eine Erhöhung des Kühlsollwerts um 2 °C zu einer Einsparung von 22,3 % führt. Beachten Sie, dass es sich bei dem in der Grafik erwähnten Ventilator a priori um die Hilfsgeräte der VRV handelt, nicht um die Deckenventilatoren.

Um Simulationen für andere Städte in Frankreich durchzuführen, können Sie einen Wettervergleichsrechner verwenden.

Das hier vorgestellte Beispiel zeigt, dass in dem Maße, in dem eine Luftgeschwindigkeit von 0,7 m/s 2°C des Klimasollwerts einspart und der Verbrauch der Deckenventilatoren einen vernachlässigbaren Teil des Verbrauchs der Klimaanlage ausmacht, ein Gewinn zwischen 7 und 10% pro Erhöhung des Klimasollwerts um ein Grad durchaus stimmig erscheint.

Destratifizieren, um die Frische besser zu homogenisieren

Die von den Klimaanlagen ausgestrahlte Kälte hat eine natürliche Tendenz, nach unten zu sinken. Ein Deckenventilator wird die kalte Luft besser im Raum verteilen und somit die Erhöhung des Sollwerts erleichtern.

Gerichtete Kaltluftströme unterbrechen

Einige Klimaanlagen neigen dazu, Luftströme zu erzeugen, die für Personen, die sich in der kalten Strömung befinden, unangenehm sind.

Die Umwälzrate (Verhältnis zwischen Luftstrom und Raumvolumen) liegt bei Klimaanlagen bei maximal 5 Volumenströmen pro Stunde, während ein Luftumwälzer bei maximaler Geschwindigkeit eine Umwälzrate von 138 Volumenströmen pro Stunde aufweist[4]. Dadurch wird der kalte Strahl gebrochen und besser im Raum verteilt.

[4] Basierend auf einem Luftstrom von 6900 m3/h bei einem Raumvolumen von 50 m3.

Die gelungene Kombination aus Klimaanlage und Deckenventilator

Es sei natürlich daran erinnert, dass eine gute Planung von Gebäuden, sowohl bei Neubauten als auch bei Renovierungen, den Einsatz von Klimaanlagen einschränken oder ganz ausschließen kann.

In den Fällen, in denen dies nicht möglich ist, kann Energie gespart und gleichzeitig ein besserer thermischer Komfort erreicht werden, indem die Kälteerzeugung und die Luftumwälzung gekoppelt werden.