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Update:  29.01.2016


Formelsammlung und Berechnungsprogramme
für Anlagenbau
Anlagenbau
Volumenstrom

Volumenstromermittlung

Volumenstromermittlung zur Wärmeabfuhr

Der Volumenstrom für einen Ventilator kann wie folgt festgelegt werden:

Volumenstrom Wärmeabfuhr Formel
V = Luftvolumen zur Ableitung der Abstrahlungswärme (m³/s) 
Q = Abstrahlungswärme (kW) 
c p = Spez. Wärmekapazität von Luft (kJ/(kg*K))
ρ = Luftdichte (kg/m³) 
Δ t = Temperaturdifferenz (Abluft - Zuluft) (K)
V = Luftvolumen zur Ableitung der Abstrahlungswärme (m³/s) 
Q = Abstrahlungswärme (kW) 
c p = Spez. Wärmekapazität von Luft (kJ/(kg*K))
ρ = Luftdichte (kg/m³) 
Δ t = Temperaturdifferenz (Abluft - Zuluft) (K)
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Erforderlicher Volumenstrom für den Aggregateraum

Der Volumenstrom für den Aggregateraum berechnet sich aus der Abstrahlungswärme die vom Aggregat in den Raum abgestrahlt wird. Bei Anordnung des Ventilators im Zuluftschacht ist die Verbrennungsluft des Motors zu berücksichtigen.

Abstrahlungswärme

Abstrahlungswärme Formel
Q = Gesamte Strahlungswärme (kW) 
Q Mot = Strahlungswärme des Motors (kW)
Q Geno = Strahlungswärme des Generators (kW)
Q Abgas = Strahlungswärme durch Abgassystem (kW)
Q S = Strahlungswärme durch sonstige Komponenten (kW)
Q = Gesamte Strahlungswärme (kW) 
Q Mot = Strahlungswärme des Motors (kW)
Q Geno = Strahlungswärme des Generators (kW)
Q Abgas = Strahlungswärme durch Abgassystem (kW)
Q S = Strahlungswärme durch sonstige Komponenten (kW)

Als Anhalts Werte für die Strahlungswärmewerte können folgende Werte angenommen werden:
- Motor: ca. 4 - 6 % der Motorleistung
- Generator: ca. 5 - 7% der Generatorleistung (Annahme: Wirkungsgradverlust wir in Wärme umgesetzt.)
- Abgassystem: Rohrleitung bei 100 mm Isolierung - DN 200 ca. 0,5 kW/m - DN 500 ca. 1,0 kW/m
- Diagramm: Wärmeverlust einer isolierten Abgasleitung
- Berechnungsprogramm isolierte Rohrleitung

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Erforderliche Luftmenge für die Zuluft

Bei der Zuluftmenge ist die Verbrennungsluft für den Motor zu berücksichtigen.

Zuluftmenge Formel
V = Luftvolumen der Zuluft zur Ableitung der Strahlungswärme (m³/s) 
Q = Gesamtstrahlungswärme (kW) 
c p = Spez. Wärmekapazität der Luft (kJ/(kg*K)) - Achtung Dimension kJ!
ρ = Luftdichte (kg/m³) 
Δ t = Temperaturdifferenz zwischen Austritt und Eintritt (K) 
V Mot = Verbrennungsluft des Motors (m³/s)
p = Luftdruck (Pa) - Normzustand 101300 Pa 
R = Gaskonstante - Luft 287 (J/(kg*K)) 
t Ein = Lufttemperatur Zuluft (°C)
t Aus = Lufttemperatur Abluft (°C)
V = Luftvolumen der Zuluft zur Ableitung der Strahlungswärme (m³/s) 
Q = Gesamtstrahlungswärme (kW) 
c p = Spez. Wärmekapazität der Luft (kJ/(kg*K)) - Achtung Dimension kJ!
ρ = Luftdichte (kg/m³) 
Δ t = Temperaturdifferenz zwischen Austritt und Eintritt (K) 
V Mot = Verbrennungsluft des Motors (m³/s)
p = Luftdruck (Pa) - Normzustand 101300 Pa 
R = Gaskonstante - Luft 287 (J/(kg*K)) 
t Ein = Lufttemperatur Zuluft (°C)
t Aus = Lufttemperatur Abluft (°C)

Erforderliche Luftmenge für die Abluft

Abluftmenge Formel
V = Luftvolumen der Abluft zur Ableitung der Strahlungswärme (m³/s) 
Q = Gesamtstrahlungswärme (kW) 
c p = Spez. Wärmekapazität der Luft (kJ/(kg*K))
ρ = Luftdichte (kg/m³) 
Δ t = Temperaturdifferenz zwischen Austritt und Eintritt (K) 
p = Luftdruck (Pa) - Normzustand 101300 Pa 
R = Gaskonstante - Luft 287 (J/(kg*K)) 
t Ein = Lufttemperatur Zuluft (°C)
t Aus = Lufttemperatur Abluft (°C)
V = Luftvolumen der Abluft zur Ableitung der Strahlungswärme (m³/s) 
Q = Gesamtstrahlungswärme (kW) 
c p = Spez. Wärmekapazität der Luft (kJ/(kg*K))
ρ = Luftdichte (kg/m³) 
Δ t = Temperaturdifferenz zwischen Austritt und Eintritt (K) 
p = Luftdruck (Pa) - Normzustand 101300 Pa 
R = Gaskonstante - Luft 287 (J/(kg*K)) 
t Ein = Lufttemperatur Zuluft (°C)
t Aus = Lufttemperatur Abluft (°C)

Weitere Links:
Stoffdaten für Luft
Luftdruck in größerer Höhe mit Berücksichtigung der Temperaturabnahme

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Erforderlicher Kanalquerschnitt für einen Kulissenschalldämpfer

Für den Kanalquerschnitt des Kulissenschalldämpfers sind folgende Parameter bestimmend:
Luftmenge - Für die Ableitung der Abstrahlungswärme ist die oben ermittelte Luftmenge erforderlich.
Kulissenspalt - Die Breite des Kulissenspalts bestimmt die Schalldämmung. Ein kleiner Spalt ergibt eine hohe Schalldämmung. Der Spalt sollte nicht kleiner als 50 mm gewählt werden.
Druckverlust - Der im Kulissenschalldämpfer verursachte Druckverlust ist durch einen Ventilator auszugleichen. Bei einem hohen Druckverlust sind leistungsstarke Ventilatoren zu installieren. Der Schalldämpfer ist auf einen Druckverlust von ca. 50 - 100 Pa auszulegen.
Luftgeschwindigkeit - Die Luftgeschwindigkeit in den Kulissen sollte bei ca. 9 - 10 m/s liegen. Bei höheren Luftgeschwindigkeiten kann es zum Abtragen der Mineralwolle des Schalldämpfers kommen.


Kulissen-Kanalquerschnitt Formel
A = Kanalquerschnitt m² 
V = Luftvolumen m³/s 
b Kul = Kulissenbreite mm
v Sp = Luftgeschwindigkeit im Kulissenspalt m/s
x Sp = Spaltbreite zwischen den Kulissen mm
B = Kanalbreite m 
H = Kanalhöhe m 
A = Kanalquerschnitt m² 
V = Luftvolumen m³/s 
b Kul = Kulissenbreite mm
v Sp = Luftgeschwindigkeit im Kulissenspalt m/s
x Sp = Spaltbreite zwischen den Kulissen mm
B = Kanalbreite m 
H = Kanalhöhe m 
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Kulissen-Kanalquerschnitt Bild

Erforderlicher Kanalquerschnitt bei 50 mm bzw. 100 mm Kulissenspalt und 9 m/s Luftgeschwindigkeit im Kulissenspalt.

Kanal­quer­schnitt (m²) Kanal­quer­schnitt (m²) Kanal­quer­schnitt (m²)
Luft­volumen (m³/s) Spalt 50 (mm) Spalt 100 (mm) Luft­volumen (m³/s) Spalt 50 (mm) Spalt 100 (mm) Luft­volumen (m³/s) Spalt 50 (mm) Spalt 100 (mm)
1 0,6 0,3 11 6,1 3,7 21 11,7 7,0
2 1,1 0,7 12 6,7 4,0 22 12,2 7,3
3 1,7 1,0 13 7,2 4,3 23 12,8 7,7
4 2,2 1,3 14 7,8 4,7 24 13,3 8,0
5 2,8 1,7 15 8,3 5,0 25 13,9 8,3
6 3,3 2,0 16 8,9 5,3 26 14,4 8,7
7 3,9 2,3 17 9,4 5,7 27 15,0 9,0
8 4,4 2,7 18 10,0 6,0 28 15,6 9,3
9 5,0 3,0 19 10,6 6,3 29 16,1 9,7
10 5,6 3,3 20 11,1 6,7 30 16,7 10,0

Erforderlicher Öffnungsquerschnitt bei gegebenem Volumenstrom, Druckverlust u. Zetawert

Kanalquerschnitt Formel
A = Öffnungsquerschnitt (m²) 
V = Volumenstrom (m³/s) 
Δ p = Druckverlust (Pa)  
ρ = Dichte (kg/m³)  
ζ= Zetawert der Einbaukomponente (-) 
A = Öffnungsquerschnitt (m²) 
V = Volumenstrom (m³/s) 
Δ p = Druckverlust (Pa)  
ρ = Dichte (kg/m³)  
ζ= Zetawert der Einbaukomponente (-) 

Achtung: Beim Kulissenschalldämpfer ist der Gesamtquerschnitt aller Spalte als Öffnungsquerschnitt anzusetzen.

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Raumbelüftung - Abstrahlungswärme in Büroräume

Die Abstrahlungswärme der im Raum befindlichen Menschen oder Geräte kann wie folgt ermittelt werden:

Abstrahlungswärme Formel
Q ges = Gesamte Abstrahlungswärme (kW) 
Q i = Abstrahlungswärme der Einzelkomponenten (W)
Q ges = Gesamte Abstrahlungswärme (kW) 
Q i = Abstrahlungswärme der Einzelkomponenten (W)

Mittelwerte zur Abstrahlungswärme
Abstrahlungswärme Mensch normale Bewegung ca. 125 W
Computer mit Bildschirm ca. 140 W
Bildschirm ca. 60 W
Drucker ca. 50 W
Lampen ca. 50 W
oder Anschlussleistung der Geräte mal Faktor 0,75

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Volumenstromermittlung zur Feuchtigkeitsbeseitigung in Räumen

Volumenstrom Feuchtigkeitsbeseitigung Formel
V = Volumenstrom (m3/h) 
G = Wassermenge (g/h) 
x 2 = Wassergehalt der Abluft (g Wasser / kg Luft)
x 1 = Wassergehalt der Zuluft (g Wasser / kg Luft)
ρ = Luftdichte (kg/m³) 1,2 kg/m³ - t=20°C - 101300 Pa 
V = Volumenstrom (m3/h) 
G = Wassermenge (g/h) 
x 2 = Wassergehalt der Abluft (g Wasser / kg Luft)
x 1 = Wassergehalt der Zuluft (g Wasser / kg Luft)
ρ = Luftdichte (kg/m³) 1,2 kg/m³ - t=20°C - 101300 Pa 

Wassergehalt bei 100% Sättigung der Luft
Temperatur (°C) Wassergehalt (g/kg)
0 3,7
10 11,7
20 14,38
30 26,1
40 45,34

Weitere Links:
Berechnung des Wassergehalts von feuchter Luft
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Volumenstromermittlung von Räumen über die Luftwechselzahl

Volumenstrom Luftwechselzahl Formel
V = Volumenstrom (m³/h) 
V R = Raumvolumen (m³)
LW = Luftwechsel (1/h) 
V = Volumenstrom (m³/h) 
V R = Raumvolumen (m³)
LW = Luftwechsel (1/h) 

Luftwechselzahlen LW (1/h)
Akkuräume [1]4 - 6
Arbeitsräume [1]3 - 7
Ausstellungshallen [1]1,5 - 3
Backräume [1]6- 15
Baderäume [1]4 - 6
Beizerein [1]5 - 15
Bibliotheken [1]3 - 5
Bügelräume [1]8 - 15
Büroräume [1]
Büroräume [2]
3 - 6
4 - 8
Duschräume [1]
Duschräume [6]
10 - 30
15 - 25
EDV Räume [1]10 - 40
Fabrikhallen groß [1]
Fabrikhallen klein [1]
1,5 - 3
2 - 4
Färbereien je nach Absaugeinrichtung [1]5 - 15
Farbspritzräume je nach Absaugeinrichtung [1]20 - 50
Flure [1]1 - 4
Garagen [1]4 - 5
Garderoben [1]3 - 6
Gasträume [1]5 - 10
Gewächshäuser [1]3 - 5
Gießereien [1]8 - 15
Härtereien [1]60 - 100
Hörsäle [1]
Hörsäle
8 - 10
6 - 8
Hotelzimmer [1]3 - 5
Kantinen [1]6 - 10
Kaufhäuser [1]4 - 6
Kino [1]4 - 6
Kirchen [1]1,5 - 4
Klassenräume [1]3 - 6
Krankenhaus Bettenzimmer [1]2 - 5
Küchen Wohnung [1]8 - 20
Küchen groß und mittel [1]10 - 25
Küchen kalt [1]4 - 8
Labatorien [1]
Labatorien [3]
6 - 15
8 - 15
Lackierereien [1]15 - 40
Läden [1]4 - 8
Lichtpausereien [1]10 - 15
Markthallen [1]1,5 - 3
Maschinenräume [1]10 - 40
Meß- und Prüfräume [1]8 - 10
Montagehallen [1]]5 - 7
Operationsräume [1]15 - 20
Schulen Säle [1]3 - 7
Schwimmhallen [1]
Schwimmhallen [4]
3 - 4
3 - 4
Sitzungszimmer [1]6 - 8
Speiseräume [1]6 - 8
Telefonzentralen [1]5 - 10
Tresore [1]3 - 6
Trocknungsanlagen - Lacktrocknung groß [1]20 - 30
Trocknungsanlagen - Lacktrocknung mittel [1]30 - 80
Trocknungsanlagen - Lacktrocknung klein [1]bis 350
Trocknungsanlagen - Wäschetrocknung [1]20 - 40
Trocknungsanlagen - Ziegeltrocknung [1]10 - 30
Turnhallen [1]
Turnhallen [2]
4 - 6
4 - 6
Umkleideräume Schwimmbad [1]6 - 8
Verkaufsräume [1]4 - 8
Versammlungsräume [1]5 - 10
Wäscherein [1]10 - 15
Warenhäuser [1]4 - 6
Wartezimmer [1]4 - 7
Werkstätten geringe Luftverschmutzung [1]
Werkstätten geringe Luftverschmutzung [5]
3 - 6
4 -6
Werkstätten hohe Luftverschmutzung [1]
Werkstätten hohe Luftverschmutzung [5]
6 - 12
10 - 20
Wohnungen [1]0,5 - 4

[1] FVLR Richtlinie 10
[2] DIN 1946/2
[3] VDI 2051
[4] VDI 2089
[5] VDI 2082
[6] ASR

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Volumenstromermittlung über die Außenluftrate pro Person

Volumenstrom Außenluftrate Formel
V = Volumenstrom (m³/h) 
n P = Personenzahl (-)
A RP = Außenluftrate je Person (m³/(h*Person))
V = Volumenstrom (m³/h) 
n P = Personenzahl (-)
A RP = Außenluftrate je Person (m³/(h*Person))

Außenluftrate (m³/(h*Person))
Büro 40 Lesesaal 20
Großraumbüro 60 Hörsaal, Klassenraum 30
Theater, Konzert 20 Messehalle 30
Kantine 30 Verkaufsraum 20
Versammlungsraum 30 Museum 30
Konferenzraum 20 Gaststätte 40
Kino, Festsaal 30 Hotelzimmer 40
Pausenraum 30 Turn- u. Sporthalle 30

Außenluftstrom nach der Arbeitsstätten Richtlinie ASR 5 - Lüftung (gülig bis 2012)

Der Außenluftstrom für Räume in denen Personen arbeiten und die mit Ventilatoren belüftet werden, sind folgende Werte zugrunde zu legen:
20 - 40 m³/h pro Person bei überwiegender sitzender Tätigkeit
40 - 60 m³/h pro Person bei überwiegende nicht sitzender Tätigkeit
über 65 m³/h pro Person bei schwerer körperlicher Arbeit
Bei zusätzlicher Belastung der Raumluft durch Gerüche, hohe Wärmelast sind zusätzlich 20 m³/h pro Person anzusetzen.
Raumluftgeschwindigkeit
Die lüftungstechnischen Anlagen sind so auszulegen, dass am Arbeitsplatz keine unzumutbare Zugluft entsteht. Bei einer Temperatur von 20°C tritt bei einer Luftgeschwindigkeit unter 0,2 m/s üblicherweise keine Zugluft auf.

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Volumenstrom von Räumen mit Schadstoffen über die MAK Werte

Der MAK-Wert (maximale Arbeitsplatzkonzentration) ist die höchstzulässige Konzentration eines Arbeitsstoffes als Gas, Dampf oder Schwebstoff in der Luft am Arbeitsplatz, die nach dem gegenwärtigen Stand der Kenntnis auch bei wiederholter und langfristiger, in der Regel täglich achtstündiger Exposition, jedoch bei Einhaltung einer durchschnittlichen Wochenarbeitszeit von 40 Stunden im allgemeinen die Gesundheit der Beschäftigten nicht beeinträchtigt und diese nicht unangemessen belästigt.

Volumenstrom MAK-Wert Formel
V = Volumenstrom (m³/h) 
M = Schadstoffmenge (mg/h) 
k MAK = zul. Schadstoffkonzentration (mg/m³) MAK Tabelle
k a = Schadstoffanteil Zuluft (mg/m³)
V = Volumenstrom (m³/h) 
M = Schadstoffmenge (mg/h) 
k MAK = zul. Schadstoffkonzentration (mg/m³) MAK Tabelle
k a = Schadstoffanteil Zuluft (mg/m³)

MAK Werte (mg/m³)
Aceton 2400 Jod 1
Ammoniak 35 Methanol 260
Butan 2350 Nicotin 0,5
Chlor 1,5 NO2 9
Kohlenmonoxid CO 33 Ozon 0,2
Kohlendioxyd CO2 9000 Propan 1800
Formaldehyd 1,2 PVC 8
Hydrazin 0,13 Quecksilber 0,1
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Außenluft erwärmen

Erforderliche Heizleistung zur Erwärmung von Außenluft

Wird einem Raum kalte Außenluft zugeführt, die auf Raumtemperatur aufgeheizt werden soll, ist folgende Heizleistung erforderlich.
Bei der Anschlussleistung ist der Wirkungsgrad des Heizgeräts noch zu berücksichtigen.


Außenlufterwärmung Formel
Q = Heizleistung (kW) 
V = Volumenstrom (m³/h) 
ρ = Luftdichte (kg/m³) 
c p = Spez. Wärme Luft (kJ/(kg*K))
ΔT = Temperaturdifferenz (K) 
ϑ i = Raumtemperatur (°C)
ϑ a = Außentemperatur (°C)
Q = Heizleistung (kW) 
V = Volumenstrom (m³/h) 
ρ = Luftdichte (kg/m³) 
c p = Spez. Wärme Luft (kJ/(kg*K))
ΔT = Temperaturdifferenz (K) 
ϑ i = Raumtemperatur (°C)
ϑ a = Außentemperatur (°C)

Außenlufterwärmung Bild
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Befeuchterleistung bei Klimaanlagen

Zur Ermittlung der Befeuchtungsleistung einer Klimaanlage sind die Luftzustände der Mischluft bei der niedrigsten Außentemperatur während der Heizperiode und der Raumluft in Verbindung mit dem Gesamtvolumenstrom der Anlage maßgebend. Aus dem h-x-Diagramm werden die beiden x-Werte. (Wassergehalt der Luft in g Wasser pro kg Luft) ermittelt die Differenz der beiden Werte ist die Wassermenge, welche einem kg Luft zugeführt werden muss.


Befeuchterleistung
H = Befeuchterleistung (kg/h) 
ρ = Luftdichte (kg/m³) 
V f = Frischluftvolumen (m³/h)
x i = Absolute Feuchte innen (g/kg)
x o = Absolute Feuchte außen (g/kg)
H = Befeuchterleistung (kg/h) 
ρ = Luftdichte (kg/m³) 
V f = Frischluftvolumen (m³/h)
x i = Absolute Feuchte innen (g/kg)
x o = Absolute Feuchte außen (g/kg)
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