Bei der Messung von Luftströmen kommt es auf Präzision an. Anwendungen wie die Zertifizierung von Reinräumen und der Abgleich von HLK-Anlagen sind auf genaue Daten angewiesen, um Ineffizienzen, regulatorische Rückschläge und Leistungsprobleme zu vermeiden.
Grundsätzlich ist die Berechnung des Luftstroms einfach: Man multipliziert die Querschnittsfläche des Kanals mit der durchschnittlichen Luftgeschwindigkeit. Die genaue und konsistente Erfassung dieser Durchschnittsgeschwindigkeit über einen Kanal hinweg ist jedoch eine weitaus größere Herausforderung.
Mechanische Anemometer sind seit langem eine zuverlässige Wahl für die Messung der Luftgeschwindigkeit und bieten Einfachheit und Langlebigkeit in vielen Anwendungen. Die heutigen Geräte bauen auf dieser Grundlage auf und bieten eine schnellere Datenerfassung, verbesserte Präzision und erweiterte Benutzerfunktionen, die die Ermüdung verringern und die Wiederholbarkeit erhöhen.
Die Genauigkeit von Messgeräten verstehen
Eine genaue Luftstrommessung hängt von zwei Faktoren ab:
- Verwendung des richtigen Luftstrommessgeräts
- Wissen, wo und wie Messungen durchgeführt werden müssen, die die tatsächlichen Bedingungen im Kanal widerspiegeln
Der Luftstrom ist nicht gleichmäßig – und das ist wichtig
Wenn Luft durch einen Kanal strömt, führt die Reibung zwischen der Luft und den Kanalwänden dazu, dass sich die Luft an den Rändern langsamer und in der Mitte schneller bewegt. Dadurch entsteht ein Geschwindigkeitsprofil, das von folgenden Faktoren abhängt:
- der Form des Kanals (rund, quadratisch oder rechteckig)
- den Strömungsbedingungen (laminar vs. turbulent)
- dem Innendruck und dem Widerstand
Um den tatsächlichen Luftstrom zu berechnen, ist eine statistisch valide Stichprobe der Geschwindigkeiten über den Querschnitt des Kanals erforderlich.
Messung des Luftstroms in runden Kanälen
Log-Linear-Traverse-Methode
Bei runden Kanälen ist es am effektivsten, den Querschnitt in gleich große, tortenförmige Keile mit gleichmäßigen Durchmessern zu unterteilen, die als Traversen bezeichnet werden.
Drei-Traversen-Ansatz
Entlang jedes Radius – die im Abstand von 60° angeordnet sind – werden drei Messungen aufgezeichnet: eine am äußeren Rand des Kanals, eine auf einem Drittel des Weges zur Mitte und eine weitere auf zwei Dritteln des Weges zur Mitte, was insgesamt achtzehn Messwerte ergibt. Durch die Konzentration der Messungen in der Nähe des Umfangs, wo die Reibung den größten Einfluss auf den Luftstrom hat, sorgt diese Methode für eine genauere Darstellung des gesamten Geschwindigkeitsprofils im Kanal.
Alternative Methode
Wenn nur zwei Traversen möglich sind – in der Regel im Abstand von 90° –, werden fünf Geschwindigkeitsmessungen entlang jedes Radius vorgenommen. Vier davon sind gleichmäßig von der Kanalwand bis zur Mitte verteilt, und eine wird auf zwei Dritteln der Strecke platziert. Diese 20-Punkte-Methode ist etwas weniger genau als die bevorzugte Drei-Durchmesser-Methode, bleibt aber für die meisten Anwendungen vor Ort effektiv.
Traverse Grid
Messung des Luftstroms in rechteckigen oder quadratischen Kanälen
Rechteckige und quadratische Kanäle erfordern aufgrund ihrer größeren Umfangsfläche und komplexeren Geschwindigkeitsverteilung mehr Messpunkte als runde Kanäle. Je nach Kanalgröße liegt der Messbereich zwischen fünf und sieben: fünf für Kanäle mit einer Breite von weniger als 76,2 cm (30 Zoll), sechs für Kanäle zwischen 76,2 cm und 91,44 cm (30 Zoll und 36 Zoll) und sieben für Kanäle mit einer Breite von mehr als 91,44 cm (36 Zoll). Insgesamt werden in der Regel zwischen 25 und 49 Messungen durchgeführt.
Um eine hohe Genauigkeit zu erreichen, sollte das Messraster den langsameren Luftstrom in der Nähe der Kanalwände priorisieren. Etwa 64 % der Datenpunkte sollten innerhalb von etwa 7 % des Abstands von der Wand platziert werden, während die übrigen Punkte über den Innenraum verteilt werden sollten. Diese Verteilung stellt sicher, dass das Geschwindigkeitsprofil korrekt erfasst wird, insbesondere in Bereichen mit schneller Luftverlangsamung in der Nähe des Umfangs.
So messen Sie die Querschnittsfläche
Um den Luftstrom zu berechnen, multiplizieren Sie die Durchschnittsgeschwindigkeit (V) mit der Querschnittsfläche (A) des Kanals:
Die genaue Bestimmung von A hängt von der Form des Kanals ab. Verwenden Sie die entsprechende Formel unten:
| Kanalform | Formel | Variablen |
|---|---|---|
| Runder Kanal | D = Innendurchmesser A = Fläche (in 2 oder m 2) | |
| Rechteckiger/quadratischer Kanal | B = Innenbreite H = Innenhöhe A = Fläche (in 2 oder m 2) |
Denken Sie an das Gitter!
Bevor Sie Ihre Berechnung abschließen, fragen Sie sich: Befindet sich am Messpunkt ein Gitter?
Gitter schränken den Luftstrom ein und verteilen ihn, was sich auf die effektive Querschnittsfläche auswirkt, die bei der Berechnung der Durchflussrate verwendet wird. Um dies auszugleichen, müssen Sie einen Korrekturfaktor basierend auf dem Gittertyp anwenden.
| Grillentyp | Korrekturfaktor |
|---|---|
| Keine (offener Kanal) | 1,00 (keine Änderung) |
| Quadratisch gelochte Gitter | 0,88 |
| Stabgitter | 0,78 |
| Stahlstreifenrost | 0,73 |
Berechnung der endgültigen Durchflussrate
Nachdem Sie die Geschwindigkeitsmesswerte mit der richtigen Traversenmethode erfasst haben, führen Sie die folgenden Schritte aus, um den Luftstrom zu berechnen:
- Berechnen Sie die Durchschnittsgeschwindigkeit
Verwenden Sie Ihre aufgezeichneten Geschwindigkeitswerte, um den Mittelwert aller Datenpunkte zu ermitteln. - Bestimmen Sie die effektive Querschnittsfläche
Verwenden Sie die entsprechende Formel für runde oder rechteckige Kanäle. Wenn der Luftstrom durch ein Gitter oder einen Diffusor gemessen wird, passen Sie die Fläche an, um den freien Flächenanteil zu berücksichtigen. - Multiplizieren Sie die Durchschnittsgeschwindigkeit mit der effektiven Fläche unter Verwendung der folgenden Gleichung:
Q ist der Volumenstrom, der in der Regel in CFM (Kubikfuß pro Minute) oder m³/h (Kubikmeter pro Stunde) angegeben wird. - Die Sensorelemente sind mit einer speziellen Schutzbeschichtung versehen, um Haltbarkeit und Langlebigkeit zu gewährleisten.
- Die vor Ort wählbaren Messbereiche können schnell und ohne Stromversorgung des Geräts konfiguriert werden.
- Optionales integriertes Display oder tragbares Fernanzeigegerät.
- Das optionale Kommunikationsprotokoll BACnet MS/TP oder Modbus ® RTU/ASCII ermöglicht die Verkettung von Geräten und bietet gleichzeitig Zugriff auf alle Geschwindigkeits- und Durchflussdaten
- Kompatibel mit Dwyer RP1 Hygrometer und VP1 100 mm Flügelrad-Thermo-Anemometer-Sonden
- Dank kontrastreichem und hintergrundbeleuchtetem LCD-Display unter allen Bedingungen gut ablesbar
- Speichert bis zu 99 Messwerte
- Die Sensoren der Sonde werden durch eine integrierte Schiebeabdeckung geschützt
Optimierung von Messungen mit DwyerOmega
Sobald Sie die Geschwindigkeitsmessung und die genaue Flächenmessung beherrschen, besteht der nächste Schritt darin, die richtigen Werkzeuge auszuwählen, die nicht nur genaue, konsistente Ergebnisse liefern, sondern auch Lösungen bieten, die den Prozess vereinfachen.
DwyerOmega bietet Geräte mit Präzision für die Luftstrommessung, die speziell für Fachleute entwickelt wurden, die zuverlässige, einsatzbereite Leistung benötigen. Ganz gleich, ob Sie ein System ausbalancieren, den Luftstrom auf Konformität überprüfen oder Daten in einen Regelkreis integrieren – das richtige Werkzeug macht den Unterschied.
Luftgeschwindigkeitstransmitter der Serie AVUL
AVUL-LuftgeschwindigkeitsTransmitter sind ideal für VAV-Systeme, bei denen es sich um HLK-Systeme handelt, die die Temperatur durch Variieren der Menge an klimatisierter Luft regulieren, die in verschiedene Bereiche eines Gebäudes geleitet wird, und die in der Lage sind, die Luftgeschwindigkeit oder den Volumenstrom schnell und genau in imperialen oder metrischen Einheiten zu messen.
Die gleichzeitigen Strom- und Spannungsausgänge aller Modelle bieten universelle Eingänge für Überwachungsgeräte, während die Ausgänge, die Einheiten und der Ausgang von 0 bis 5/10 VDC, 4-20 mA über lokale DIP-Schalter konfiguriert werden können. Die Modelle sind mit einer Genauigkeit von 3 % und 5 % erhältlich, um einer Vielzahl von Anforderungen gerecht zu werden.
Zu den wichtigsten Merkmalen gehören:
Modell 471B Thermo-Anemometer mit Doppelfunktion
Der Modell 471B Thermo-Anemometer mit Doppelfunktion ist ein vielseitiges Gerät mit Doppelfunktion, das schnell und einfach die Luftgeschwindigkeit oder den Volumenstrom sowie die Lufttemperatur in imperialen oder metrischen Einheiten misst. Im Lieferumfang ist eine Edelstahlsonde enthalten, die über einen komfortablen Handgriff und eingravierte Markierungen für die Einstecktiefe verfügt. Das Gehäuse aus stranggepresstem Aluminium schützt die Elektronik vollständig und ist dennoch leicht und angenehm zu halten.
Zu den wichtigsten Merkmalen gehören:
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Was ist ein Anemometer und was misst es? Einleitung zur Messung der Luftgeschwindigkeit