Wie wird die Rohrleitungsdimensionierung bestimmt?
In Gebäuden mit einem Zentralofen oder einer Klimaanlage transportiert ein Netz von Versorgungskanälen heiße oder kalte Luft durch das Gebäude. Ein zweiter Satz von Rückführkanälen erfasst die Abluft und führt sie zu Lüftungszwecken in den mechanischen Raum zurück. Die Dimensionierung von Rohrleitungen kann einen erheblichen Einfluss auf die Wirksamkeit des Heiz- und Kühlsystems eines Hauses haben. Richtig dimensionierte Kanäle sorgen dafür, dass ausreichend Luft in jeden Raum gelangt, um den Komfort für die Insassen zu maximieren. Die Dimensionierung der Leitungen wirkt sich auch auf den Geräuschpegel, die Energieeffizienz und die Betriebskosten aus.
Maschinenbauingenieure müssen eine Reihe verschiedener Faktoren bewerten, wenn sie die Dimensionierung der Leitungen für eine Struktur bestimmen. Zunächst berücksichtigen sie die Größe des Gebäudes und die Klimazone, in der es sich befindet. Sie messen dann, wie viel Luft auf natürliche Weise durch Lücken oder Öffnungen im Gebäude in das Haus eindringt oder aus ihm austritt. Durch die Kombination dieser beiden Faktoren bestimmt der Ingenieur, welche Ofen- oder Klimaanlagengröße benötigt wird, um das Zuhause komfortabel zu halten.
Anhand der Größe der Zentraleinheit kann der Ingenieur den anfänglichen Luftdruck innerhalb des Kanalnetzes bestimmen. Anschließend berechnet er die Entfernung, die die Luft von und zu jedem Raum zurücklegen muss, sowie die Luftmenge, die in jedem Bereich benötigt wird. Ingenieure müssen auch berücksichtigen, wie viel Luftdruck verloren geht, wenn die Luft durch die Kanäle selbst strömt, entweder aufgrund des Abstands vom Gebläse oder aufgrund einfacher Undichtigkeiten im Kanal.
Mit diesen Informationen können Konstrukteure eines von zwei Basissystemen auswählen, um die richtige Kanalgröße zu bestimmen. Menschen auf der ganzen Welt verlassen sich auf Systeme, die von der American Society of Heating, Refrigeration and Air Conditioning Engineers (ASHRAE) entwickelt wurden, um Rohrleitungen zu dimensionieren. Das am weitesten verbreitete ASHRAE-System beruht auf der Erzielung gleicher Reibung innerhalb des Kanalnetzes. Dies bedeutet, dass die Kanäle so dimensioniert werden, dass der Druckausfall während der Luftzufuhr und -rückführung ausgeglichen wird, wodurch ein ausgewogenes System aus Heizung, Kühlung und Lüftung entsteht.
Die zweite ASHRAE-Technik, die für die Dimensionierung von Rohrleitungen verwendet wird, umfasst die Messung des statischen Wiederaufbaus. Dieses System ist komplexer, führt aber bei richtiger Anwendung auch zu einer verbesserten Energieeffizienz. Um Leitungen mit statischer Rückgewinnung zu dimensionieren, verwenden die Ingenieure Leitungen, die bei jedem Vor- und Rücklauf im Haus den gleichen statischen Druck erzeugen. Dies schließt alle Abluftöffnungen und Versorgungsgitter ein und basiert auf einer Reihe von von ASHRAE entwickelten Diagrammen, die in Verbindung mit Daten verwendet werden, die von zu Hause stammen.
Wenn die Dimensionierung der Leitungen nicht korrekt durchgeführt wird, können Hausbesitzer einfache Änderungen an den Leitungen vornehmen, um die Effizienz und den Komfort zu verbessern. Eine in einem Kanal installierte Luftklappe ermöglicht es Benutzern, den Luftstrom zu regulieren oder den Luftdruck in einem Bereich zu reduzieren, um mehr Luft in andere Teile des Hauses zu bringen. Wenn sich die Luft zu langsam durch einen Kanal bewegt, kann ein Ventilator oder ein Kanalgebläse im Kanal selbst installiert werden. Kanalgebläse ergänzen den Hauptofen oder das Klimaanlagengebläse und tragen dazu bei, den Luftstrom zu entfernten Teilen des Hauses zu erhöhen.