Berechnung Luftdruckveränderung im Raum

Wissenschaft Physik
#1

Hallo wissende Physiker, es lässt sich doch so vieles berechnen. Sicherlich auch das.

Wie hoch ist die Luftdruckveränderung in einem Raum wenn man aus diesem eine bestimmte Menge Luft entnimmt.

Raum mit 250 m³. Ich sauge mit einem Lüfter mit einer Leistung von 100 m³/h
Luft ab. Wie verändert sich der Luftdruck im Raum.

In der Praxis wird diese Messung wohl als 4 Pascal Messung durchgeführt, wobei hier
aufgrund eines nicht völlig dichten Raumes geringere Werte erreicht werden müßten.
Der maximale Wert bei Annahme eines völlig dichten Raumes müßte sich doch aber auch
theoretisch berechnen lassen oder?

Danke für Eure Antworten.

#2

Wie hoch ist die Luftdruckveränderung in einem Raum wenn man
aus diesem eine bestimmte Menge Luft entnimmt.

delta p = -(delta V / V) *p (Gleichung 1)

Raum mit 250 m³. Ich sauge mit einem Lüfter mit einer Leistung
von 100 m³/h
Luft ab. Wie verändert sich der Luftdruck im Raum.

V-Punkt = Leistung

delta V = V-Punkt * delta t (Gleichung 2)

(Gleichung 2) in (Gleichung 1) einsetzen, differentiell formulieren und durch Lösen der DGL die Funktion p(t) bestimmen.

In der Praxis wird diese Messung wohl als 4 Pascal Messung
durchgeführt, wobei hier
aufgrund eines nicht völlig dichten Raumes geringere Werte
erreicht werden müßten.

Geringere Druckwerte? geringere Zeitwerte? was meinst du damit?

Der maximale Wert bei Annahme eines völlig dichten Raumes
müßte sich doch aber auch
theoretisch berechnen lassen oder?

??
Gruß

Peter

#3

Hallo

wissende Physiker, es lässt sich doch so vieles
berechnen. Sicherlich auch das.

Unklar, was du wirklich willst.

Wie hoch ist die Luftdruckveränderung in einem Raum wenn man
aus diesem eine bestimmte Menge Luft entnimmt.

Das kann man berechnen, aber das ist ja nicht deine Frage.

Raum mit 250 m³. Ich sauge mit einem Lüfter mit einer Leistung
von 100 m³/h Luft ab.

Das ist keine Lüfterleistung, sondern ein Volumenstrom.

Wie verändert sich der Luftdruck im Raum.

Falls es so wäre, dass man pro h 100m³ absaugt, dann wäre der Raum in 2,5h leer und man hätte perfektes Vakuum?
Ist natürlich Blödsinn!
Zuerst die Frage, unter welchen Bedingungen die 100m³ pro h angenommen werden sollen:
-> Luft unter Normaldruck? oder
-> Luft unter dem Druck, der gerade im Raum vorherrscht?
Wenn der 2. Fall angenommen wird, dann wird die Luft im Raum zwar immer dünner, aber man bekommt nie alles raus, weil die Luftmenge unter den äußeren Bedingungen (Normbedingung) immer kleiner wird.
http://de.wikipedia.org/wiki/Standardbedingungen_%28…
Die Abnahme des Druckes würde einer e-Funktion folgen, ähnlich wie die Entladekurve eine Kondensators.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Entladekurve_…

In Praxis wird das alles aber mit einem Ventilator nie passieren!
Warum? Na weil es bei Ventilatoren neben dem Volumenstrom als techn. Parameter auch noch den Wirkdruck gibt. Dieser ist bei Ventilatoren aber eher sehr winzig (meist weniger al 1mBar).

Vom max. Wirkdruck und der Leckrate des Raumes hängt es ab, welcher Enddruck sich überhaupt einstellen kann.
Welche Kennlinie der Ventilator aber hat, das wissen wir nicht.

Hier ist eine typische Kennlinie für einen Axiallüfter mit ca. 100m³/h Volumenstrom.
http://www.ebmpapst.com/de/products/compact-fans/axi…
Wie man ablesen kann, schafft der einen max. Wirkdruck von ca. 25Pa.

In der Praxis wird diese Messung wohl als 4 Pascal Messung
durchgeführt, wobei hier
aufgrund eines nicht völlig dichten Raumes geringere Werte
erreicht werden müßten.

??? Was nu?

Willst du wissen, wann ein Unterdruck von ca. 4 Pa erreicht wird?
Warum fragst du das nicht gleich?

Das kann man abschätzen, wenn man annimmt, der der max. Wirkdruck viel höher ist als 4Pa, also z.B. über 20Pa, wie bei dem angegebenen Musterlüfter.
Ein Wirkdruck zwischen 20…50Pa ist für solche Lüfter auch sehr typisch.
Diese Annahme scheint mir also ganz pragmatisch.

Unter diesen Bedingungen ist der Volumenstrom immer noch ca. 100m³.
4Pa sind im Vergleich zum typischen barometrischen Druck von ca. 100.000 Pa ja nur ca. das 0,00004-fache des Gesamtdruckes.
Entsprechend Gasgesetz muss man also nur 250m³ x 0,00004 = 0,01m³ = 10 Liter absaugen.
Das schafft der Lüfter aber in ca. 0,01m³ / 100m³/h = 0,0001 h = 0,3s.

Die 4 Pa Unterdruck werden also quasi augenblicklich erreicht!

Der maximale Wert bei Annahme eines völlig dichten Raumes
müßte sich doch aber auch theoretisch berechnen lassen oder?

Reicht dir die obige Aussage?
Gruß Uwi

#4

Hey das ist ja ganz einfach. :smile:)
Mal im Ernst. Ich war ja nicht schlecht in Mathe. Aber das ist schon lange her und übersteigt
wohl meine Möglichkeiten doch erheblich.
Kannst Du mir vielleicht das Ergebnis meines Beispiels nennen?
Also Raum 250m³ - 10 % = 25 m³ werden abgesaugt. (Lüfter läuft 15 Minuten.)
Wie verändert sich der Luftdruck im Raum?

Ich meine damit, dass in der Praxis Luft durch Fenster- oder Türfugen nachströmen würde
und der Luftdruckabfall daher geringer sein müsste als bei der theoretischen Berechnung und der Annahme eines völlig dichten Raumes.

Der Grund für meine Frage ist, dass das Gesetz und der Schornsteinfeger bei raumabhängigen Gasheizungen oder auch Kaminen und gleichzeitigem Einbau von Abluftanlagen (Lüfter, Abzugshaube, Ablufttrockner) technische Lösungen verlangen, die einen gleichzeitigen Betrieb unmöglich machen oder ein Betrieb nur bei offenen Fenster möglich ist, da sonst Abgase in den Raum gesaugt werden können.

Die Praxis hat mir dagegen bisher gezeigt, dass selbst bei gleichzeitigem Betrieb einer stärkeren Dunstabzugshaube und eines Ablufttrockners sich keinerlei Auswirkungen auf meinen Kamin zeigen.

Und aus dem Bauch heraus wage ich eben auch zu bezweifeln, dass ein Minirohrlüfter mit dieser Leistung im Bad einer undichten Altbauwohnung einen nennenswerten bzw. messbaren Unterdruck in der gesamten erzeugen kann der dann dazu führen soll, dass die Abgase der Gasheizung in der Küche rückwärts in den Raum hinein strömen.

Daher meine Frage welche Luftdruckveränderung ein so kleiner Lüfter überhaupt theoretisch
bewirken kann. 4 Pascal sind wohl erlaubt.

Gruß

Tobi

#5

Hallo Uwi,

danke für Deine Mühe und Deine verständliche Antwort die ich leider zu spät gesehen habe.
In meiner vorherigen Antwort habe ich den Grund meiner Frage ja schon erläutert.
Aus Deiner Antwort schließe ich, dass ein Unterdruck von 4 Pa praktisch nichts ist, die
Grenzwerte also sehr niedig bemessen sind. Ich habe ja keine Vorstellung was 4 Pa wirklich sind.
Das ein solcher Lüfter einen Raum nicht leerpumpen kann und kein Vakuum erzeugen kann, hatte ich mir auch schon gedacht. Das ist dann also wohl die Sache mit dem Wirkdruck.
Ich glaube diese Angabe war auf dem verwendeten Rohrlüfter nicht zu finden.
Deine theoretische Berechnung überrascht mich. Damit hätte ich nicht gerechnet.
Ich sehe schon, ich werde wohl um eine 4 Pascal Messung nicht herumkommen, um den tatsächlichen Druckabfall in der Wohnung mal zu messen. Auf das Ergebnis bin ich sehr gespannt. Vielleicht sind die Werte in der Praxis in einem undichten Raum doch so stark abweichend. Denn ansonsten bräuchte man eine solche Messung ja eigentlich überhaupt nicht anbieten, wenn schon ein so kleiner Lüfter in so kurzer Zeit einen solchen Unterdruck
erreichen kann.

Der Schornsteinfeger wollte mir übrigens bei seinem Besuch einmal veranschaulichen, wie eine Dunstabzugshaube die Küche und die Wohnung leersaugt. Er stellte die Abzugshaube auf maximale Leistung und schloß die Küchentür.
Dann hielt er sein Feuerzeug vor das Schlüsselloch bzw. die Türfuge am Boden.
Nur leider passierte nichts. Die Flamme bewegte sich nicht ein bisschen.
Wahrscheinlich weil genug Luft über den Jalousiekasten nachströmen konnte.
Insofern blieb er mir dann auch die Antwort schuldig, wie es die Abzugshaube dann schaffen soll sich auf den Kamin im Wohnzimmer auszuwirken.

Gruß

Tobi

#6

Hallo Tobiklein,

Der Grund für meine Frage ist, dass das Gesetz und der
Schornsteinfeger bei raumabhängigen Gasheizungen oder auch
Kaminen und gleichzeitigem Einbau von Abluftanlagen (Lüfter,
Abzugshaube, Ablufttrockner) technische Lösungen verlangen,
die einen gleichzeitigen Betrieb unmöglich machen oder ein
Betrieb nur bei offenen Fenster möglich ist, da sonst Abgase
in den Raum gesaugt werden können.

wenn es da gesetzliche Vorschriften gibt, kannst du rechnen was du willst.
Der Schornsteinfeger wird deine Anlage nicht abnehmen, so lange nicht die Auflagen erfüllt sind.
Er wäre ja auch blöd, hinterher ist er der Dumme für deinen Pfusch :smile:

Gruß

Sven Glückspilz

#7

Hallo Sven,

im nächsten Absatz des Gesetzes heißt es dann aber auch erlaubt
„wenn anlagentechnisch sichergestellt ist, dass während des Betriebs der Feuerstätten kein gefährlicher Unterdruck entstehen kann.“

Das kann man durch die besagte 4 Pascal Messung nachweisen.
Ich dachte nun aber, man könnte sich auch diese ersparen, da ein solch kleiner Lüfter schon theoretisch überhaupt nicht einen solchen Unterdruck erzeugen kann.
Aber da lag ich wohl falsch.

Gruß

Tobi

#8

Hey das ist ja ganz einfach. :smile:)
Mal im Ernst. Ich war ja nicht schlecht in Mathe. Aber das ist
schon lange her und übersteigt
wohl meine Möglichkeiten doch erheblich.
Kannst Du mir vielleicht das Ergebnis meines Beispiels nennen?
Also Raum 250m³ - 10 % = 25 m³ werden abgesaugt. (Lüfter läuft
15 Minuten.)
Wie verändert sich der Luftdruck im Raum?

25 m³ bezogen auf den Anfangsdruck oder 25 m³ scheibchenweise beim jeweiligen Druck aufsummiert?

Ein Lüfter ist keine Pumpe. Es wird sich –ja nach den unbekannten Leistungsdaten des Lüfters- bei einem bestimmten Druck ein Gleichgewicht einstellen, bei dem der Lüfter mit 100 m³/Stunde (bezogen auf diesen Gleichgewichtsdruck) gegen den „Überdruck“ der rückströmen wollenden Luft-Umgebung (dort wohin abgesaugt wurde) anarbeitet. Netto wird dann nichts mehr gefördert. Brutto muss der Lüfter ackern, damit der Status gewahrt ist.

Anders gesagt: Die Frage kann ich mangels weiterer Informationen nicht beantworten. Was soll ich also rechnen, außer den Ansatz zu liefern? Würde man rechnen, dann käme je nach Gleichgewichtsdruck stets ein exponentieller Abfall des Zeit- Druck- Verlaufs auf diesen Gleichgewichtsdruck heraus. Etwa wie eine Tasse mit heißem Kaffee exponentiell auf die Umgebungstemperatur (aber welche?) abkühlt. Oder wie der berühmte Kondensator mit Widerstand und Spannungsquelle in Serie, dem plötzlich ein Parallelwiderstand (aber wie groß?) zugeschaltet wird.

Ich meine damit, dass in der Praxis Luft durch Fenster- oder
Türfugen nachströmen würde
und der Luftdruckabfall daher geringer sein müsste als bei der
theoretischen Berechnung und der Annahme eines völlig dichten
Raumes.

Das muss nicht unbedingt so sein.

Der Grund für meine Frage ist, dass das Gesetz und der
Schornsteinfeger bei raumabhängigen Gasheizungen oder auch
Kaminen und gleichzeitigem Einbau von Abluftanlagen (Lüfter,
Abzugshaube, Ablufttrockner) technische Lösungen verlangen,
die einen gleichzeitigen Betrieb unmöglich machen oder ein
Betrieb nur bei offenen Fenster möglich ist, da sonst Abgase
in den Raum gesaugt werden können.

Die Praxis hat mir dagegen bisher gezeigt, dass selbst bei
gleichzeitigem Betrieb einer stärkeren Dunstabzugshaube und
eines Ablufttrockners sich keinerlei Auswirkungen auf meinen
Kamin zeigen.

Und aus dem Bauch heraus wage ich eben auch zu bezweifeln,
dass ein Minirohrlüfter mit dieser Leistung im Bad einer
undichten Altbauwohnung einen nennenswerten bzw. messbaren
Unterdruck in der gesamten erzeugen kann der dann dazu führen
soll, dass die Abgase der Gasheizung in der Küche rückwärts in
den Raum hinein strömen.

Aus dem Bauch heraus könnten das deine Hinterbliebenen oder die Hinterbliebenen deiner Mieter aber auch anders beurteilen…Stichwort CO…

Daher meine Frage welche Luftdruckveränderung ein so kleiner
Lüfter überhaupt theoretisch
bewirken kann. 4 Pascal sind wohl erlaubt.

Gruß

Tobi

#9

Der Schwarze kommt
Hallo Tobiklein,
eine Antwort an Sven postet man am besten, indem man beim Lesen seines Beitrages auf den Antwort-Button klickt :wink:
Inhaltlich stimme ich Dir auch nur bedingt zu, denn die Formulierung „anlagentechnisch sichergestellt“ bezieht sich auf Teile der Feuerungsanlage. Ob da Deine Undichtigkeiten an Fenstern, Türen und Schlüssellöchern alle dazu gehören, ist in D vielleicht sogar gesetzlich verankert - logische Folge wäre dann aber, dass man jegliche Verbesserung der energetischen Isolierung vom Schornsteinfeger abnehmen lassen müsste :frowning:
Es gibt durchaus vorgeschriebene Lüftungsgitter in Türen, aber die haben auch einen definierten Querschnitt, werden nicht durch das „Arbeiten“ des Holzes verringert oder durch einen Zugluftdackel versperrt.
Letztendlich muss der Schwarze Mann für seine Entscheidung geradestehen …
Freundliche Grüße
Thomas

#10

Hallo,

Aus Deiner Antwort schließe ich, dass ein Unterdruck von 4 Pa
praktisch nichts ist,

Ja, es ist sehr wenig. 0,04mBar = 0,4mm Wassersäule.
Das kannst du ohne spezielle Messtechnik (sehr empfindlicher Drucksensor oder Schrägrohrmanonmeter) gar nicht so leicht messen.

die Grenzwerte also sehr niedig bemessen sind.

So extrem niedrig ist das gar nicht, jedenfalls nicht für eine Verbrennungsanlage mit freier Luftzufuhr per Konvektion (also ohne Gebläse).

Ich habe ja keine Vorstellung was 4 Pa wirklich sind.

Eben ca. 0,4mm Wassersäule.
Der Druck entsteht auch bei Wind mit etwa 2,5m/s.
Wenn du also gemächlich spazieren gehst, erzeugst du schon diesen Druck als Winddruck (natürlich wenn absolute Windstille angenommen wird).

Ich glaube diese Angabe war auf dem verwendeten Rohrlüfter
nicht zu finden.

Naja, die Rohrlüfter sind eher sehr schwache Lüfter mit sehr geringen Wirkdruck.
Mehr als 4mbar wird es aber wohl schon sein.

Ich sehe schon, ich werde wohl um eine 4 Pascal Messung nicht
herumkommen, um den tatsächlichen Druckabfall in der Wohnung
mal zu messen. Auf das Ergebnis bin ich sehr gespannt.

Wenn es genügend Löcher gibt, wo Luft nachströmen kann, dann ist es möglich, dass der Lüfter keine 4Pa schafft.

Vielleicht sind die Werte in der Praxis in einem undichten
Raum doch so stark abweichend.

Ja, das wird so sein.

Der Schornsteinfeger wollte mir übrigens bei seinem Besuch
einmal veranschaulichen, wie eine Dunstabzugshaube die Küche
und die Wohnung leersaugt. Er stellte die Abzugshaube auf
maximale Leistung und schloß die Küchentür.
Dann hielt er sein Feuerzeug vor das Schlüsselloch bzw. die
Türfuge am Boden.
Nur leider passierte nichts. Die Flamme bewegte sich nicht ein
bisschen.

Eigentlich sollte es ein wenig am Schlüsselloch ziehen.
Das Ergebnis ist aber auch vom Wetter bzw. Windstärke und Windrichtung abhängig.

Wenn es gewisse Undichtheiten gibt, dann kann es sein, das der Wind außen gerade so entgegen drückt, dass am Schlüsselloch zufällig nix passiert.

Wahrscheinlich weil genug Luft über den Jalousiekasten
nachströmen konnte.

Kann auch sein. Sind die denn so offen dass es da stark durchzieht?

Insofern blieb er mir dann auch die Antwort schuldig, wie es
die Abzugshaube dann schaffen soll sich auf den Kamin im
Wohnzimmer auszuwirken.

Wenn die ordentlich saugt, und über undichte Stellen eher wenig nachströmt, dann holt sie sich eben die Luft durch den Kamin.
Infolge hast du doch Abgas in der Wohnung. Das ist gefährlich.

Gruß Uwi

#11

Hallo Uwi,
danke nochmal für Deine Veranschaulichungen.

Zu den Jalousiekästen. Das sind ganz normale Kästen aus den 80er Jahren. Nicht hermetisch abgedichtet. Holz auf Holz. Der Gurtdurchlass ist sogar zugespachtelt, da mittlerweile elektrifiziert, Und trotzdem strömt offenbar genug nach. Allein in die Küche.
Betrachtet man das ganze Einfamilienhaus gibt es unendlich viele Möglichkeiten wo Luft nachströmen kann, wenn man nicht gerade ein 0 Energie Haus hat.
Über die Dachtreppe übers Dach. Einfache Kellerfenster. Das Haus ist doch ein einziger Luftverbund.
Ich bin mir der Gefahr durchaus bewusst. Aber man soll die Kirche eben auch im Dorf lassen. Wie die Praxis zeigt, ist eben alles anders als in der Theorie. Gerade bei einem offenen Kamin, der übigens auch noch eine Zuluft ins Freie hat, merkt man doch sofort wenns in den Raum qualmt.

Übrigens scheinen auch mehrere mir bekannte Gas bzw. Ölheizungen im Keller ohne Zuluft auszukommen.
Offenbar wurde das in den 80ern noch nicht so genau kontrolliert. Bei der Abnahme wurde da einfach das Kellerfenster aufgelassen und das wars dann.
Seit dem sind die Fenster wieder zu. In einem Fall ein einfaches Kellerfenster. In einem anderen sogar ein dichtes Isofenster. Als Tür die übliche ungedichtete Brandschutztür.
Die Heizungen laufen problemlos, würden bei Sauerstoffmangel ja auch abschalten und die Werte sind auch super. Nach mehr als 30 Jahren verlangt der Schornsteinfeger nun ein Luftüngsrohr von min. 14 cm Durchmesser! Aber nur wenn es ohne Gitter ist, sonst gleich noch mehr. Warum?

Gruß
Tobi