JAP Berechnung der CO2-Konzentration
- Artur Sartison
Da bereits Personen und Lüftungsrate in den Nutzungsprofilen für die thermische Simulation erfasst sind, kann der CO2-Gehalt der Innenluft ohne weitere Eingaben berechnet werden.
Die einzige Senke ist die Lüftung. Die Aussenluft wird mit konstant 415ppm CO2 angenommen (etwa Durchschnitt 2020, nimmt um über 2ppm pro Jahr zu). Zimmerpflanzen sind vernachlässigbar, sie nehmen tagsüber geringe Mengen CO2 auf und geben sie nachts ab, nur im Wachstum überwiegt die Aufnahme.
Die einzige angenomme Quelle im Innenraum sind die Personen, die sich aus den Nutzungsprofilen ergeben. Haustiere oder Brennvorgänge im Innenraum (Kerzen, Gasherd) müsste man als Personen erfassen, um sowohl Wärme als auch CO2 zu berücksichtigen.
Wir verwenden für die Wärme- und Feuchteabgabe von Personen die Angaben aus der VDI 2078, die den Energieumsatz aus den Aktivitätsgraden der DIN EN 13779 (I:100W, II:125W, III:170W, IV: 210W) je nach Temperatur in sensible und latente Wärme aufteilt. Der CO2-Ausstoß ist proportional zum Energieumsatz. Als Proportionalitätsfaktor verwenden wir 240 g CO2 pro kWh (bei einem Grundumsatz von 80W würde ein Mensch in völliger Ruhe somit 168kg CO2 pro Jahr erzeugen). Je nach Aktivitätsgrad stößt eine Person damit 24 (bei I), 30 (II), 40,8 (III) bzw. 50,4 (IV) gCO2/h aus.
Berechnungsgrundlagen
Die Änderung der CO2-Konzentration dc [ g/m³] ergibt sich aus Quelle und Senke, die Massenbilanz ist
mit dem Innenluftvolumen V [ m³], dem Eintrag durch Personen P [ g/h], dem Lüftungsvolumenstrom L [ m³/h] und dem Zeitschritt dt [ h].
Die durchschnittliche CO2-Konzentration im Zeitschritt ist
nach c aufgelöst also
Die Umrechnung von g/m³ in ppm (also CO2-Moleküle pro Million Luftmoleküle) wird mit konstant 1ppm=1,83mgCO2/m³ durchgeführt, was etwa der Luftdichte bei 20°C und 1bar entspricht. Bei geringerer Dichte der Luft wäre der CO2-Anteil eigentlich etwas höher, dieser Effekt ist aber sehr gering und wird daher vernachlässigt.