Partielle Ähnlichkeit bei skalierten Raumluftmodellen

Projektbeschreibung

Menschen verbringen einen großen Teil ihrer Zeit in Innenräumen. Um dafür die notwendige thermische Behaglichkeit zu gewährleisten, müssen schon bei der Nutzungsplanung die Temperaturen und Luftbewegungen im Raum vorhergesagt werden können. Bei anderen Anwendungen wiederum sind diese Größen relevant für die Prozesssicherheit (z. B. Labore, Operationssaal). Die Vorhersagen erfolgen zum Beispiel durch Strömungs­simulationen oder an sogenannten Mock Up Räumen, die eine 1:1 Nachbildung des relevanten Raums darstellen. Bei größeren Räumen wie z. B. Konzertsälen steigt der Aufwand erheblich an.

Eine auf den ersten Blick vergleichsweise einfache Lösung ergibt sich durch Untersuchungen an skalierten Modellräumen. Allerdings ist hier die Ähnlichkeit zwischen Modell und Realausführung bei nicht-isothermen Strömungen nicht gegeben. Die dimensionslosen Kenngrößen Reynolds Zahl Re und Archimedes Zahl Ar sind nicht identisch, da sie mit unterschiedlichen Exponenten bei der charakteristischen Länge skalieren, so dass sie durch die Wahl eines anderen Mediums oder Anpassung der Temperaturen nicht hinreichend kompensiert werden können.

 

Im Labor für Klimatechnik an der Westfälischen Hochschule sollen mit Hilfe von experimentellen Modelluntersuchungen und dem Vergleich mit der Realausführung Erkenntnisse gewonnen werden, in wie weit ein Kompromiss aus Ähnlichkeit und Genauigkeit gefunden werden kann, um technisch relevante Fragestellungen am Modell zu beantworten.

Die Leitfragen dabei sind:

  • Wie lassen sich Modellergebnisse auf reale Raumluftströmungen übertragen?
  • Unter welchen Bedingungen ist die Ähnlichkeit zwischen Modell und Realausführung noch gegeben?
  • Wie sehen Leitlinien für die praktische Anwendung der Ähnlichkeitsgesetze aus?

Ein Büroraum mit unterschiedlichen Luftführungsvarianten und thermischen Lasten stellt dabei die Realausführung dar. Das Modell ist im Maßstab 1:5 herunterskaliert.

Projektsteckbrief WHS:

Start: 1.04.2018

Ende: offen

Ansprechpartner: Prof. Christian Fieberg