Entwicklung einer
Handwerker Blower Door

Steuer- und Auswertungselektronik

Das Herzstück der Handwerker Blower Door ist ihre Steuer- und Auswertungselektronik. Deren Aufgabe ist die automatisierte Durchführung, Auswertung und Ergebnisdarstellung der Blower-Door-Messung. Das dazu notwendige zentrale Element ist ein Mikrocontroller, der den Betriebsablauf in der folgenden Weise vorgibt:

• Die Schnittstelle zum Benutzer besteht aus einem Display und einer einfachen Tastatur (vier Cursortasten und einer Returntaste). Mit ihrer Hilfe wird der Benutzer durch die Messung geführt und kann Menüpunkte auswählen und zu Beginn der Messung einfache Eingaben (Temperaturen, Volumina, Dateinamen...) vornehmen.

• Während der Messung wird versucht, mehrere vorgegebene Differenzdruckwerte zwischen 20 Pa und 60 Pa einzuregeln. Dazu variiert der Mikrocontroller mit Hilfe einer Phasenanschnittsteuerung die Drehzahl des Ventilators. Mittels des eingebauten Drucksensors wird der aktuelle Differenzdruck ständig überprüft.

• Stimmen Vorgabe und Istwert überein, wird über eine Mittelwertbildung aus 50 Druck- und Drehzahlwerten ein Wertepaar aufgenommen.

• Nach Aufnahme aller Wertepaare werden - wie oben beschrieben - die Volumenströme mit Hilfe der im Prozessor hinterlegten Ventilatorkennlinie berechnet.

• An die Wertepaare Druckdifferenz/Volumenstrom wird eine Potenzfunktion angepasst, mit deren Hilfe dann der Volumenstrom für 50 Pa Druckdifferenz bestimmt wird.

• Durch Division durch das Gebäudevolumen wird der n₅₀-Wert berechnet und dann dem Anwender auf dem Display als Ergebnis angezeigt.

Ein weiterer Menüpunkt erlaubt dem Anwender das Anfahren einer festen Druckdifferenz, die dann so lange gehalten wird, bis ein manueller Abbruch erfolgt. Dies ermöglicht das qualitative Orten von Leckagen in der Gebäudehülle.

Genauigkeitsbetrachtungen und erste Messergebnisse

Bei einer Bestimmung des n₅₀-Wertes spielen sowohl der Volumenstrom als auch das Luftvolumen des vermessenen Gebäudes eine Rolle. Letzteres soll hier vernachlässigt werden, da es keine Eigenschaft des Messgeräts bzw. des Messvorgangs ist. Somit verbleibt als kritisch zu betrachtende Größe der Volumenstrom, der sich nach den obigen Darlegungen aus der Druckdifferenz zwischen innen und außen, der Drehzahl des Ventilators sowie der unter Normbedingungen aufgenommenen Kennlinie unter Anwendung der Affinitätsgesetze ergibt. Für eine ausführliche mathematische Darlegung der Fehlerfortpflanzung fehlt hier der Raum. Entsprechende Untersuchungen haben gezeigt, dass der relative Fehler der Volumenstromberechnung bei geringeren absoluten Volumenströmen größer wird. Als Beispiele mögen die folgenden beiden Fälle dienen:

1. Aus dem Wertepaar mit ergibt sich ein Volumenstrom . Der relative Fehler beträgt also ca. 1,5%.

2. Aus dem Wertepaar mit ergibt sich ein Volumenstrom . Der relative Fehler beträgt also ca. 10%.

   Allerdings würde ein solcher Volumenstrom von 113 m³/h mit 10% Fehler bei einem Einfamilienhaus von 100 m² Wohnfläche und 2,5 m Raumhöhe einem n₅₀-Wert zwischen 0,50 /h und 0,41 /h entsprechen, und damit wäre die Genauigkeit vollkommen ausreichend.

Im praktischen Vergleich zwischen mehreren Messungen mit einem Prototypen der Handwerker Blower Door und ebensolchen mit der Minneapolis Blower Door ergaben sich Abweichungen unter 4%. Dabei ist zu beachten, dass die Genauigkeit einer Messung mit der Minneapolis Blower Door bei Verwendung analoger Messgeräte vom Hersteller mit 5% angegeben wird [6].

Zusammenfassung und Ausblick

Aus der Analyse baulicher Abläufe, ihrer organisatorischen Logik und der rechtlichen eventuell notwendigen Nachweise wurde das Konzept einer Handwerker Blower Door entwickelt. Diese hat - im Unterschied zur bereits seit langem im Markt befindlichen Blower-Door für Sachverständige und Energieberater - andere Anforderungen zu erfüllen. Dargelegt wurde, wie insbesondere die Gesichtspunkte kostengünstiger Messtechnik, einfacher Handhabung und weitgehend benutzerunabhängiger Ergebnisdarstellung behandelt werden. Theoretische Analysen der Messgenauigkeiten und praktische Vergleiche des neu entwickelten Geräts mit derzeitigen kommerziellen Geräten zeigen gute Übereinstimmungen.

Seit Januar 2000 befinden sich zwei an der Universität-GH Siegen entwickelte Prototypen des Geräts im Praxistest. Ein Seriengerät der Firmen MDM GmbH und LTM GmbH wird voraussichtlich im Herbst 2000 verfügbar sein. Ab dem zweiten Quartal 2000 werden in Zusammenarbeit mit dem Fachverband Sanitär-Heizung-Klima des Landes NRW drei Weiterbildungsveranstaltungen durchgeführt, mit denen das Wissen um die Problematik der Luftundichtheit und die Kenntnisse zu ihrer Vermeidung vertieft werden sollen. Durch die anstehende Energieeinsparverordnung wird ein wesentlicher Impuls für den Einsatz der entwickelten Geräte erwartet.

Handwerker Blower Door: Literatur