Untersuchungen

Messungen der Luftströmung

Neben der Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit sowie Wärmestrahlung von Wandoberflächen wird die Behaglichkeit Das Innenraumklima wird wesentlich durch das Behaglichkeitsempfinden definiert. Die Wahrnehmung und Bewertung der Raumluft aus bauphysikalischer Sicht ist deshalb deutlich in Innenräumen wesentlich durch Luftströmungen beeinflusst. Gerade Zugluft wird durch Menschen als sehr unangenehm empfunden – je nachdem, wo und wie stark diese wahrgenommen wird. Durch entsprechende Messmethoden kann man Luftströmungen erfassen und aufgrund von Erfahrungswerten bewerten.

Für die Messung werden so genannte Anemometer Luftbewegungen werden wahrgenommen, wenn sie eine Strömungsgeschwindigkeit von 0,5 Meter pro Sekunde überschreiten. Als störend werden diese Luftbewegungen empfunden, wenn eingesetzt. Der Begriff setzt sich aus dem altgriechischen anemos (Wind) und métron (Maß) zusammen. Diese Windmesser sind der Gattungsbegriff für verschiedene Messgeräte zur lokalen Erfassung der Geschwindigkeit eines Strömungsfeldes. Im Rahmen der Bauwerks- und Innenraumdiagnostik werden Anemometer entweder im Raum oder an bekannten Bauteilöffnungen oder an Leckagen eingesetzt. Hierzu werden Anemometer mit Teleskopsonden mit Sensoren ausgestattet, so dass man auch in kleine Hohlräume eindringen und die Luftströmungen innerhalb von Baukonstruktionen messen kann, was insbesondere bei konvektiven Leckagen sehr hilfreich ist. Die klassischen Flügelradanemometer sind für diese Anwendung zu unempfindlich und können nicht eingesetzt werden.

Für Messungen in Innenräumen kommen nur thermische Anemometer zum Einsatz, die auch als Hitzdraht- oder Hitzkugelanemometer bezeichnet werden. Thermische Anemometer liefern neben der Strömungsgeschwindigkeit auch die Lufttemperatur Als thermodynamische Zustandsgröße beschreibt die Lufttemperatur den Wärmezustand der Luft. Im Zusammenhang mit der Bauklimatik und Gebäudeklimatologie spielen die Außenluft-, mit, aus der eine Beurteilung vorgenommen werden kann. Diese Messgeräte besitzen ein Sensorelement, das elektrisch beheizt wird und dessen elektrischer Widerstand von der Temperatur Die Temperatur (lat. temperare = ins richtige Mischungsverhältnis bringen) ist ein messbares Maß für den Wärmeinhalt eines Stoffes. Die Temperatur abhängt. Der Hitzdraht besteht aus Platin, Nickel, Wolfram sowie unterschiedlichen Legierungen und hat einen Durchmesser von 2,5 bis 10 µm. Dieser beeinflusst die Leistung der thermischen Anemometer. Je dünner der Draht ist, umso höhere Frequenzen können damit erfasst werden. Gleichzeitig erhöht sich die mechanische Empfindlichkeit.

Durch die Luftströmung Neben der Material- und Luftfeuchtigkeit sowie der Material- und Lufttemperatur gehören übermäßige Luftbewegungen zu den Faktoren, mit denen die Behaglichkeit findet ein Wärmetransport Siehe Wärmeübertragung. in das Strömungsmedium statt, der sich mit der Strömungsgeschwindigkeit verändert. Die Geschwindigkeit kann zeitlich sehr hoch auflösend gemessen werden, in der Regel im Bereich von 5 bis 10 kHz. Unterschieden werden Ein-Sensor-Hitzdraht-Anemometer, mit denen nur eindimensionale Strömungen erfasst werden können sowie Zwei-Sensor-Hitzdraht-Anemometer, mit denen auch zweidimensionale Strömungen erfasst werden können. Für die Messung von Luftströmungen im Raum kommen Drei- bzw. Vier-Sensor-Hitzdraht-Anemometer zum Einsatz. Spezielle Differenzial-Hitzedraht-Anemometer können aufgrund von zwei nah beieinander liegenden Heizdrähten die Schallwellen messen, so dass auch akustische Wirkungen von Luftströmungen erfasst werden können.

Die Fehlertoleranz bei diesen Messgeräten liegt bei unter 1%. Allerdings sind die Sonden sehr empfindlich gegen Verschmutzung, was den Wärmefluss hemmt und somit die Geschwindigkeit reduzieren kann. In diesem Fall muss der Draht gereinigt und neu kalibriert werden.

Mit der Messung von Luftströmungen soll die subjektive Wahrnehmung von Menschen durch objektive Messdaten verglichen werden. Diese sollen Aufschluss darüber geben, ob die vorhandenen Luftbewegungen aufgrund von Vergleichsdaten und Erfahrungswerten allgemein als störend eingestuft werden können oder diese durch eine mögliche Sensibilisierung Leitet der Körper bei einem Erstkontakt mit einem Stoff eine falsche, weil unnötige, Abwehrmaßnahme ein, spricht man von Sensibilisierung. Der (Überempfindlichkeit) des Bewohners hervorgerufen werden. Die Herausforderung liegt daher nicht in den Messungen selbst, sondern in der Interpretation der Messergebnisse.

Luftbewegungen werden wahrgenommen, wenn sie eine Strömungsgeschwindigkeit von 0,5 Meter pro Sekunde überschreiten. Als störend werden diese Luftbewegungen empfunden, wenn die Strömungsgeschwindigkeit 2 bis 3 Meter pro Sekunde überschreitet. Hinzu kommt, dass neben den subjektiven Wahrnehmungen durch Menschen auch das Zusammenspiel der physikalischen Kennwerte bewertet werden muss. So spielt z. B. die Temperatur der eintretenden Luft eine wichtige Rolle. Allgemein gilt ein Temperaturunterschied von mehr als 6 °C beim Eintritt als unbehaglich, bei mehr als 10 °C wird dieser als unangenehm wahrgenommen. Diese Erfahrungswerte werden zusätzlich von der Lage der Leckage Der Begriff der Leckage wird für verschiedene Durchfeuchtungsarten verwendet. Zum Einen spricht man von einer Leckage, wenn eine Abdichtung undicht in Abhängigkeit von der Nutzung im Raum beeinflusst. Wenn sich Menschen in unmittelbarer Nähe zur Leckage befinden und z. B. in Ruhehaltung sind (z. B. während des Schlafens) und/oder unbekleidet sind (z. B. in der Dusche) werden bereits kleinere Luftströmungen als unangenehm wahrgenommen. Weitere Erfahrungswerte liegen zur Geometrie der Leckstelle vor. Wenn Luftströmungen durch punktuelle oder schlitzartige Leckstellen in Zugluft umgewandelt werden wie z. B. an Fenster und unter Türen oder am Spülkasten von Toiletten, verstärkt sich die unangenehme Wahrnehmung.

Um Fehler bei der Messung zu vermeiden, darf der Fühler nicht direkt mit dem Bauteil in Berührung kommen. Die starke Abkühlung würde eine stärkere Strömungsgeschwindigkeit anzeigen, als tatsächlich vorliegt. Außerdem sitzen bei den meisten Geräten die Thermofühler am unteren Ende der Sensoren, so dass diese nicht mit der Hand umschlossen werden dürfen.

Messungen von Luftbewegungen bzw. -strömungen an Undichtigkeiten dürfen nicht mit Messungen der Luftdichtigkeit in der Gebäudehülle verwechselt werden. Hierfür wird z. B. der so genannte Blower-Door-Test durchgeführt.