Dimensionierung und Druckverlustberechnung für Luftleitungsnetze
Der Markt für CAD- und Berechnungssoftware bietet heute im Bereich der Luftkanal-Dimensionierung und Planung umfassende Lösungen auch für die Planung komplexer Lüftungssysteme. Trotzdem verwenden auch in diesem Bereich viele Planer weiterhin kleine Hilfsprogramme, die eine schnelle überschlägige Auslegung oder das Nachrechnen vorhandener Kanalstrecken auf einfache Weise ermöglichen. Ein solches Excel-Tool ist auch die nachfolgend vorgestellte Kanalnetzberechnung von Dipl.-Ing. Stefan Brinkmann aus Magdeburg.
Ein Auswahlfenster vereinfacht die Auswahl von Zeta-Werten für Luftkanalbauteile und Formstücke.
Mit einer Kanalnetzberechnung werden die Komponenten einer Anlage so dimensioniert, dass sich die erforderlichen Volumenströme im Betrieb auch tatsächlich einstellen. Bei einer Luftkanalnetzberechnung sind dies der Außenluftstrom (ODA), Zuluftstrom (SUP), Abluftstrom (ETA), Fortluftstrom (EHA), Umluftstrom (RCA) und Mischluftstrom (MIA). Diese sind auch in Abhängigkeit der Einbausituation und dem Platzangebot vor Ort zu dimensionieren.
AKTIVE HILFE BEIM DIMENSIONIEREN
Für die Berechnung benötigt man unter anderem die Bernoullische Gleichung, die Kontinuitätsgleichung sowie Kenntnisse der Reibungswerte (R-Wert) und die Reibungskennziffern (Zetawert) von Formstücken und Anlagenkomponenten wie Filter, Gitter und Auslässen.
Grundsätzlich werden dabei drei Vorgehensweisen unterschieden, bei denen die Luftkanäle
- über die Geschwindigkeitsannahme,
- nach konstantem Druckgefälle oder
- nach gegebener Druckdifferenz dimensioniert werden.
Das Excel-Tool zur Dimensionierung von Luftleitungen eignet sich insbesondere für kleine Anlagen bzw. zur Nachrechnung von Kanalnetzen.
In das tabellarische Excel-Tool des Magdeburger TGA-Planers können die gewünschten Dimensionierungsparameter wie Luftmengen, Kanalabmessungen, Rohrreibungs- und Widerstandsbeiwerte sowie Festwerte für Bauteile eingegeben werden. Eine aktive Hilfestellung zur Dimensionierung der Kanäle und Rohre erfolgt während der Eingabe durch eingeblendete Abmessungen für Luftgeschwindigkeiten von 4 und 6 m/s zur Orientierung. Beim Einfügen von Zeilen für eine neu anzulegende Kanalstrecke bzw. ein Kanal-Formstück müssen keine Formeln „mitgeschleppt“ werden, sodass eine komfortable Bedienung möglich wird.
AUSWAHLFENSTER VEREINFACHT EINGABE
Ein Auswahlfenster, das sich durch Betätigung der Tabulator-Taste öffnet, hält einen Überblick für Rohrrauigkeiten und Widerstandsbeiwerte von Kanalbauteilen bereit, die dann durch manuelle Eingabe auf einfache Art übernommen werden können.Änderung der Stoffwerte sind ebenfalls möglich, sodass auch Berechnungen für explizite Luftzustände bzw. für andere Medien als Luft durchgeführt werden können.
STRANGWEISE BERECHNUNG
Zum Abgleich von Teilstrecken des Kanalnetzes, können die Zeilen einzelner Kanalstrecken markiert werden. Die nicht relevanten Zeilen können mit der Taste F6 ausgeblendet werden. Der angegebene Gesamt-Druckverlust wird jetzt nur für die markierten Zeilen berechnet. Das erneute Betätigen der Taste F6 blendet alle Teilstränge (Zeilen) wieder ein.
Die Ermittlung der Reibungszahl für turbulente Strömung und Strömung im Übergangsgebiet basiert auf der iterativen Lösung der Gleichung von Colebrook. Für die Dimensionierung der Kanäle verwendet der Autor des Tools die Berechnung über den hydraulischen Durchmesser. Angaben zu Widerstandsbeiwerten und Rohrrauigkeiten sind dem Taschenbuch für Heizung + Klimatechnik von Recknagel, Sprenger, Hönmann entnommen.
Das Excel-Tool zur Dimensionierung von Luft-Leitungsnetzen kann auf der Internetseite des Magdeburger Diplom-Ingenieurs als Demoversion heruntergeladen werden. Die lizensierte Vollversion ist zum Preis von 23,80 Euro erhältlich.
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