Mischlufttemperatur und Enthalpie berechnen

Wie wird eine Luftmischung berechnet?

In Klimageräten wird Außenluft mit rückströmender Raumluft gemischt. Der Mischzustand folgt aus der Erhaltung von Wasserdampfmasse und Energie, jeweils bezogen auf Trockenluft:

W_3 = (ṁ_1 × W_1 + ṁ_2 × W_2) / (ṁ_1 + ṁ_2)

h_3 = (ṁ_1 × h_1 + ṁ_2 × h_2) / (ṁ_1 + ṁ_2)

Aus beiden Größen wird die Temperatur zurückgerechnet. Im psychrometrischen Diagramm liegt der Mischpunkt auf der Verbindungslinie der Zustände, näher am größeren Massenstrom.

Beispiel

1000 Kubikmeter Außenluft pro Stunde bei 35 °C und 40 % mischen sich mit 3000 Kubikmetern Umluft pro Stunde bei 25 °C und 50 %. Die Trockenluftmassenströme betragen 1120 und 3496 kg/h. Es ergeben sich 10,9 g/kg Feuchtegehalt, 55,5 kJ/kg Enthalpie und 27,4 °C. Das grobe Volumenmittel wäre 27,5 °C. Der hier kleine Unterschied wächst mit der Temperaturdifferenz.

Warum Massen statt Volumina?

Warme Luft hat eine geringere Dichte. Dasselbe Volumen enthält weniger Masse als bei kalter Luft. Die Bilanz verwendet daher Massen und das Werkzeug berechnet für jeden Strom das spezifische Volumen.

Nebelwarnung

Sehr kalte Außenluft und warme feuchte Umluft können einen Mischpunkt oberhalb der Sättigungskurve ergeben. Dann bilden sich Nebel und Kondensat, unter dem Gefrierpunkt auch Eis. Das Werkzeug erkennt dies und warnt anstelle einer Ergebnisangabe.

Grenzen

Vollständige Mischung ohne Wärmeverlust wird angenommen. Ventilatorwärme, Wärmeeinträge in Kanälen und Schichtung werden gesondert berücksichtigt.

Häufige Fragen

Wie berechnet man die Mischlufttemperatur?

Bei Meereshöhendruck ergeben beispielhaft 1000 m³/h mit 35 °C und 40 % relativer Luftfeuchte sowie 3000 m³/h mit 25 °C und 50 % eine Mischtemperatur von 27,44 °C. Energie und Wasser werden auf Trockenluftmassenbasis bilanziert, bei vollständiger Mischung ohne Wärmeverlust, Ventilatorwärme und Schichtung.

Mit diesen Werten berechnen