VDI 6040 Blatt 2-2015 Air-conditioning - Schools - Practical guidance (VDI Ventilation Code of Practice VDI Code of Practice for School Buildings).pdf

1、ICS 91.140.30 VDI-RICHTLINIEN September 2015 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE Raumlufttechnik Schulen Ausfhrungshinweise (VDI-Lftungsregeln, VDI-Schulbaurichtlinien) Air-conditioning Schools Practical guidance (VDI Ventilation Code of Practice, VDI Code of Practice for School Buildings) VDI 6040 Blatt 2

2、/ Part 2 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The German version of this standard shall be taken as authori-tative. No guarantee can be given with respect to the English translation. VDI-Gesellschaft Bauen und Gebudetechnik (GBG) Fachber

3、eich Technische Gebudeausrstung VDI-Handbuch Raumlufttechnik Vervielfltigungauch fr innerbetrieblicheZweckenichtgestattet/Reproduction even for internalusenotpermittedFrhereAusgabe:06.14Entwurf, deutschFormeredition:06/14Draft,inGerman onlyZu beziehen durch/ AvailableatBeuthVerlagGmbH,10772 Berlin A

4、lleRechtevorbehalten/All rightsreservedVereinDeutscherIngenieuree.V.,Dsseldorf2015Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung . 2 Einleitung . 2 1 Anwendungsbereich . 2 2 Normative Verweise 2 3 Begriffe 3 4 Formelzeichen und Abkrzungen . 3 5 Lsungsanstze 5 5.1 Allgemeines . 5 5.2 Freie Lftung . 5 5.3 Ma

5、schinelle Lftung 6 5.4 Hybride Lftung . 7 6 Planungshinweise . 7 6.1 Bauliche Randbedingungen . 7 6.2 Operative Raumtemperatur 9 6.3 Lufthygienische Anforderungen 9 6.4 Hinweise zur freien Lftung 12 6.5 Hinweise zur maschinellen Lftung . 15 6.6 Hinweise zur hybriden Lftung . 19 6.7 Hinweise zum Bran

6、dschutz 20 6.8 Regelung und Betriebsweise 21 6.9 Grundlegende Systemauswahl . 22 7 Hinweise zum Betrieb . 23 Anhang A Merkmalliste . 24 Anhang B Beispiel zur freien Lftung Beschreibung 31 Anhang C Beispiel eines CO2-Konzentrations-verlaufs im Unterrichtsraum . 38 Anhang D Operative Raumtemperatur in

7、 Schulrumen . 39 Schrifttum 44 Preliminary note . 2 Introduction 2 1 Scope . 2 2 Normative references . 2 3 Terms and definitions 3 4 Symbols and abbreviations . 3 5 Approaches . 5 5.1 General . 5 5.2 Natural ventilation . 5 5.3 Mechanical ventilation . 6 5.4 Hybrid ventilation 7 6 Guidance on plann

8、ing and design 7 6.1 Constructional boundary conditions 7 6.2 Operative room temperature 9 6.3 Air-hygiene requirements 9 6.4 Guidance on natural ventilation . 12 6.5 Guidance on mechanical ventilation 15 6.6 Guidance on hybrid ventilation 19 6.7 Guidance on fire protection . 20 6.8 Control and oper

9、ation 21 6.9 Basic system selection . 22 7 Guidance on operation . 23 Annex A List of features . 24 Annex B Example of natural ventilation Description . 31 Annex C Example of CO2concentration curve for a classroom . 38 Annex D Operative room temperature in classrooms 39 Bibliography 44 B55EB1B3E14C2

10、2109E918E8EA43EDB30F09DCBB7EF87D9NormCD - Stand 2015-09 2 VDI 6040 Blatt 2 / Part 2 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2015 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Beachtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richtlinie VDI 1000. Alle Rechte, in

11、sbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstn-dig, sind vorbehalten. Die Nutzung dieser Richtlinie ist unter Wahrung des Urheberrechts und unter Beachtung der Li-zenzbedingungen (www.vdi.de/richtlinien), die in den V

12、DI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt. Preliminary note The content of this standard has been developed in strict accordance with the requirements and rec-ommendations of the standard VDI 1000. All rights are

13、reserved, including those of reprint-ing, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, either of the full text or of extracts. The use of this standard without infringement of copyright is permitted subject to the licensing con-ditions (www.vdi.de/r

14、ichtlinien) specified in the VDI Notices. We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this standard. Einleitung Eine Vielzahl der vorhandenen Schulen ist sanie-rungsbedrftig. Bei der Sanierung werden hufig nur energetische Aspekte bercksichtigt, die dazu fhren, dass sich die Rau

15、mluftqualitt in Schulen verschlechtert. Die Richtlinie wurde erarbeitet, um die Raumluftqualitt in Schulen zu verbessern. Sie gibt mit konkreten Anforderungen und Ausfh-rungshinweisen eine Hilfestellung fr Architekten und Planer. Die Richtlinienreihe gliedert sich wie folgt: Blatt 1 Anforderungen Bl

16、att 2 Ausfhrungshinweise Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieser Richtlinienreihe ist im Internet abrufbar unter www.vdi.de/6040. Introduction A large number of existing school buildings are in need of renovation. Renovation often only consid-ers the energy-efficiency aspects, leading to det

17、eri-orated indoor air quality in schools. The standard has been worked out with the aim of improving the indoor air quality in schools. Providing specific requirements and practical guidance for execution, it offers an aid for architects and planners. The series of standards is structured as follows

18、: Part 1 Requirements Part 2 Practical guidance A catalogue of all available parts of this series of standards can be accessed on the Internet at www.vdi.de/6040. 1 Anwendungsbereich Diese Richtlinie gibt Hinweise zum Planen und Betreiben der Lftung von Schulen mit dem Ziel, die in VDI 6040 Blatt 1

19、der Richtlinie genannten Anforderungen einzuhalten. Es werden sowohl Hinweise zur freien Lftung als auch zur maschi-nellen Lftung gegeben. Beschriebene Lsungsvorschlge sind als Beispiele zu betrachten, die Planer und Betreiber nicht von der Verantwortung entbinden, eine optimale L-sung fr den spezie

20、llen Fall zu erarbeiten. 1 Scope This standard gives guidance for the planning and operating of ventilation systems in schools with the aim of ensuring compliance with the requirements specified in VDI 6040 Part 1. Guidance is given for both natural and mechanical ventilation. The proposed solutions

21、 described are to be regard-ed as examples that do not release the planners and operators from their responsibility to develop an optimal solution for the specific case. 2 Normative Verweise / Normative references Die folgenden zitierten Dokumente sind fr die Anwendung dieser Richtlinie erforderlich

22、: / The following referenced documents are indispen-sable for the application of this standard: ASR A 3.6:2012-01 Technische Regeln fr Arbeits-sttten; Lftung DIN EN 15251:2012-12 Eingangsparameter fr das Raumklima zur Auslegung und Bewertung der Energieeffizienz von Gebuden; Raumluftqualitt, Tempera

23、tur, Licht und Akustik; Deutsche Fassung EN 15251:2007 (Indoor environmental input pa-rameters for design and assessment of energy per-B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCBB7EF87D9NormCD - Stand 2015-09All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2015 VDI 6040 Blatt 2 / Part 2 3

24、formance of buildings addressing indoor air quali-ty, thermal environment, lighting and acoustics; German version EN 15251:2007) VDI 6022 Raumlufttechnik, Raumluftqualitt (Ventilation and indoor-air quality) VDI 6040 Blatt 1:2011-06 Raumlufttechnik; Schu-len; Anforderungen (VDI-Lftungsregeln, VDI-Sc

25、hulbaurichtlinien) (Air-conditioning; Schools; Requirements (VDI Ventilation Code of Practice, VDI Code of Practice for School Buildings) 3 Begriffe Fr die Anwendung dieser Richtlinie gelten die folgenden Begriffe: Aufenthaltsraum Raum, der nicht nur zum vorbergehenden Auf-enthalt von Menschen besti

26、mmt oder geeignet ist; in der Regel mit leichter bis mittlerer krperlicher stehender oder sitzender Aktivitt. Beispiel: Gruppenrume fr Schlerinnen und Schler, Pau-senhallen, Speiserume und Lehrerzimmer Anmerkung: Zu den Rumen, die nur zum gelegentlich und kurzzeitigen Aufenthalt bestimmt sind, zhlen

27、 z. B. Flure, Treppenhuser, Lager- und Sammlungsrume. Bewegungsraum Raum fr geringfgige sportliche Aktivitten. Anmerkung: Ein Bewegungsraum ist keine Sporthalle. Unterrichtsraum Raum in der Schule, in dem Unterricht stattfindet; in der Regel mit leichter sitzender Aktivitt. 3 Terms and definitions F

28、or the purposes of this standard, the following terms and definitions apply: Occupied room Room intended or suitable for temporary or pro-longed occupancy by humans; usually involving light to moderate, standing or seated, physical ac-tivities. Example: breakout rooms for students, break halls, dini

29、ng rooms and teachers lounges Note: Rooms intended for occasional or brief occupancy only include corridors, stairwells, storage and collection rooms. Exercise room Room intended for minor sports activities. Note: An exercise room is not a gym. Classroom Room in a school building where lessons are g

30、iv-en; usually involving light seated activities. 4 Formelzeichen und Abkrzungen Formelzeichen In dieser Richtlinie werden die nachfolgend aufge-fhrten Formelzeichen verwendet: Formel-zeichen Bezeichnung Einheit A Querschnittsflche der ffnun-gen m2cAULCO2-Auenluftkonzentration ppm cpspezifische Wrme

31、kapazitt der Luft kJ/kgK cRAL(t) CO2-Innenluftkonzentration am Ende des betrachteten Zeitin-tervalls ppm cRAL(t0) CO2-Innenluftkonzentration zu Beginn des betrachteten Zeitin-tervalls ppm cRAL(ti) CO2-Innenluftkonzentration zum Zeitpunkt tippm cRAL,TWAzeitlich gewichtete durch-schnittliche CO2-Innen

32、luftkon-zentration ber die Dauer einer Unterrichtsstunde (45 min) f allgemeiner Integrationsfaktor der Funktion (h) f 4 Symbols and abbreviations Symbols The following symbols are used throughout this standard: Symbol Designation Unit A cross-sectional area of open-ings m2cAULCO2concentration in out

33、door air ppm cpspecific heat capacity of air kJ/kgK cRAL(t) CO2concentration in indoor air at end of time interval con-sidered ppm cRAL(t0) CO2concentration in indoor air at start of time interval con-sidered ppm cRAL(ti) CO2concentration in indoor air at point in time tippm cRAL,TWAtime-weighted av

34、erage CO2 concentration in indoor air over one lesson (45 min) f general integration constant of the function (h) f B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCBB7EF87D9NormCD - Stand 2015-09 4 VDI 6040 Blatt 2 / Part 2 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2015 Formel-zeichen

35、 Bezeichnung Einheit g Erdbeschleunigung m/s2h Hhe m N(t) Anzahl der Personen im Raum zum Zeitpunkt t p Druckdifferenz Pa pthDruckdifferenz fr den thermi-schen Auftrieb Pa pverlDruckdifferenz fr die Verluste und damit Strmungswider-stnde der freien Lftung Pa Qabzufhrender konvektiver Wrmestrom oder

36、Wrmeein-trag kW t Zeitpunkt am Ende des be-trachteten Zeitintervalls s t0Zeitpunkt zu Beginn des betrachteten Zeitintervalls s tiZeitpunkt innerhalb der betrachteten Unterrichtseinheit s tiZeitintervall (ti t(i1) s tnZeitpunkt am Ende der be-trachteten Unterrichtseinheit (hier 45 min = 2700 s) s u l

37、okale Geschwindigkeiten der Durchstrmung m/s VVolumenstrom m3/s AUL()VtAuenluftvolumenstrom /h m,EVpersonenbezogener CO2-Volu-menstrom /(hPerson) thermischer Ausdehnungs-koeffizient 1/K Summe der Widerstands-beiwerte der Durchstrmung ilokale Temperaturen C iTemperaturdifferenzen K Dichte der Luft kg

38、/m3aDichte der Auenluft kg/m3abDichte der Abluft vom Raum kg/m3iDichte der Luft im Raum kg/m3zuDichte der Zuluft zum Raum kg/m3 Zusammenfassung der Kon-stanten der Auftriebsterme aus Gleichung (B3) Zusammenfassung der Kon-stanten der Widerstandsterme aus Gleichung (B6) Symbol Designation Unit g grav

39、itational acceleration m/s2h height m N(t) number of occupants in the room at point in time t p pressure differential Pa pthpressure differential for ther-mal buoyancy Pa pverlpressure differential for losses and thus flow resistances for natural ventilation Pa Qconvective heat flow or heat input to

40、 be dissipated kW t point in time at end of time interval considered s t0point in time at start of time interval considered s tipoint in time during lesson considered s titime interval (ti t(i1) s tnpoint in time at end of lesson considered (here: 45 min = 2700 s) s u local velocities of the flow m/

41、s Vvolume flow rate m3/s AUL()Vtoutdoor-air volume flow rate /h m,EVCO2volume flow rate per occupant /(hPerson) coefficient of thermal expansion 1/K sum of flow resistance coefficients ilocal temperatures C itemperature differentials K density of air kg/m3adensity of outdoor air kg/m3abdensity of th

42、e air extracted from the room kg/m3idensity of the air in the room kg/m3zudensity of the air supplied to the room kg/m3 merged constants of the buoy-ancy terms from Equation (B3) merged constants of the re-sistance terms from Equa-tion (B6) B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCBB7EF87D9NormCD - Stan

43、d 2015-09All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2015 VDI 6040 Blatt 2 / Part 2 5 Abkrzungen In dieser Richtlinie werden die nachfolgend aufge-fhrten Abkrzungen verwendet: PCM Phasenwechselmaterial RAL Raumluft TWA zeitlich gewichteter Durchschnitt VVS variabler Volumenstrom

44、Abbreviations The following abbreviations are used throughout this standard: PCM phase change material RAL indoor air TWA time-weighted average VAV variable volume flow 5 Lsungsanstze 5.1 Allgemeines Die in VDI 6040 Blatt 1, Abschnitt 4.3 genannte CO2-Konzentration von 1000 ppm stellt eine zeit-lich

45、 gewichtete Konzentration ber die Dauer einer Unterrichtseinheit dar. Damit wird das Schutzziel der ASR A 3.6 erreicht. Sondernutzungen mit erhhten Raumlasten, die nur selten auftreten, sind nicht Auslegungsgrundlage, es sei denn, diese sind gesondert zwischen Auf-traggeber und Planer vereinbart. Di

46、e Planung der Luftfhrung im Raum ist so vor-zunehmen, dass die Anforderungen an den Kom-fort nach DIN EN 15251, Klasse II eingehalten werden. Bei der Auslegung der freien oder maschinellen Lftung sind folgende Kriterien zu beachten: stoffliche Lasten (Personen, Gebude) Heizlast Khllast Aus energetis

47、chen Grnden wird empfohlen, den Auslegungsvolumenstrom auf den fr die Einhal-tung des CO2-Anforderungswerts nach VDI 6040 Blatt 1 notwendigen Auenluftvolumenstrom zu begrenzen. Ist dieser zur Einhaltung der festgeleg-ten thermischen Nutzeranforderung (Raumtempe-ratur) nicht ausreichend, so ist der E

48、insatz von energieeffizienteren Sekundrsystemen (z. B. ther-misch aktive Bauteile, Konvektoren, Umluftkhl-gerte) im Vergleich zu einer Luftvolumenstrom-anhebung (Nur-Luft-Anlage) zu prfen. In Grenz-fllen ist eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung zu empfehlen. 5 Approaches 5.1 General The CO2concentrat

49、ion of 1000 ppm specified in VDI 6040 Part 1, Section 4.3, is a time-weighted concentration over the duration of one lesson. With this concentration, the protection goal as per ASR A 3.6 is achieved. Special uses involving increased room loads which occur only seldom are not used as a design basis unless they have been separately agreed between the custom