h,x-Diagramm lesen (ASHRAE-Form)

So lesen Sie die sechs Linienscharen

Linien konstanter Lufttemperatur (senkrechte Geraden)

Gerade senkrechte Linien, die an der Skala der waagerechten Achse beginnen. Gehen Sie vom Punkt senkrecht nach unten und lesen Sie den Wert an der Achse ab.

Linien konstanten Wassergehalts (waagerechte Geraden)

Waagerechte Linien zur Skala in g/kg tr. L. an der rechten senkrechten Achse. Gehen Sie vom Punkt waagerecht nach rechts und lesen Sie ab. Punkte auf derselben waagerechten Linie haben auch denselben Taupunkt.

Linien konstanter relativer Feuchte (nach rechts oben ansteigende Kurven)

Die oberste Sättigungslinie ist 100 %, darunter folgen 90 %, 80 % … in derselben Form. Liegt der Punkt zwischen zwei Kurven, schätzen Sie nach dem Abstandsverhältnis.

Linien konstanter Feuchtkugeltemperatur (Diagonalen nach rechts unten)

Diagonalen, die an der Skala auf der Sättigungslinie beginnen und nach rechts unten verlaufen. Folgen Sie der Linie durch den Punkt nach links oben bis zur Sättigungslinie und lesen Sie dort die Temperatur ab. Sie verläuft fast parallel zu den Linien konstanter Enthalpie, ist aber nicht dasselbe.

Linien konstanter Enthalpie (flache Diagonalen)

Diagonalen, die von der Enthalpieskala außerhalb der linken oberen Kante des Diagramms nach rechts unten gezogen sind (kJ/kg tr. L.). Legen Sie ein Lineal parallel dazu durch den Punkt und lesen Sie an der äußeren Skala ab.

Linien konstanten spezifischen Volumens (steile Diagonalen)

Steile Diagonalen im Abstand von 0,01 m³/kg. Liegt der Punkt zwischen zwei Linien, schätzen Sie nach dem Verhältnis. Sie brauchen sie, um einen Volumenstrom in einen Massenstrom umzurechnen (kg/h = m³/h ÷ v).

Für den Taupunkt gibt es keine eigene Linie. Gehen Sie vom Punkt waagerecht nach links bis zur Sättigungslinie; die Temperatur dort ist der Taupunkt.

Zustandspunkt finden

1. Wählen Sie die beiden Werte, die Sie kennen, meist Lufttemperatur und relative Feuchte oder Lufttemperatur und Feuchtkugeltemperatur.
2. Der Zustandspunkt liegt dort, wo sich die Linien beider Werte schneiden. Beispiel: die senkrechte Linie für 26 °C und die Kurve für 50 % relative Feuchte.
3. Die übrigen Werte lesen Sie an der jeweiligen Linienschar ab. 26 °C und 50 % ergeben einen Wassergehalt von 10,5 g/kg, eine Enthalpie von 52,9 kJ/kg, eine Feuchtkugeltemperatur von 18,7 °C, einen Taupunkt von 14,8 °C und ein spezifisches Volumen von 0,862 m³/kg.

Diesen Punkt im Rechner öffnen

Zustandsänderungen lesen

Sensibles Erwärmen und Kühlen

Die Dampfmenge bleibt gleich, daher bewegt sich der Punkt waagerecht: beim Erwärmen nach rechts, beim Kühlen oberhalb des Taupunkts nach links. Die relative Feuchte sinkt beim Erwärmen und steigt beim Kühlen.

Kühlen mit Entfeuchtung

Ist die Kühleroberfläche kälter als der Taupunkt, kondensiert Dampf, und der Punkt bewegt sich nach links unten. Die Luft am Austritt liegt meist bei etwa 90 bis 95 % relativer Feuchte. Auf Wänden und Rohren, die kälter als der Taupunkt sind, entsteht nach demselben Prinzip Tauwasser.

Befeuchten

Dampfbefeuchtung bewegt den Punkt fast senkrecht nach oben, Befeuchtung mit Wasser (Verdunstung) nach links oben entlang einer Linie konstanter Feuchtkugeltemperatur. Dabei kühlt die Luft ab.

Mischen

Der Mischpunkt zweier Luftströme liegt auf der Geraden zwischen beiden Punkten, näher am größeren Volumenstrom. Bei 30 % Außenluft liegt er 30 % der Strecke vom Raumpunkt zum Außenluftpunkt entfernt. Werden 3000 m³/h mit 33 °C und 60 % und 7000 m³/h mit 26 °C und 50 % gemischt, ergibt das 28,1 °C und 54,7 %.

Mischen im Rechner öffnenLinie konstanter Feuchtkugeltemperatur im Rechner öffnenTauwasserprüfung im Rechner öffnen

SHR und Winkelmesser

SHR (Sensible Heat Ratio, Verhältnis von sensibler Wärme zur Gesamtwärme) = sensibel ÷ (sensibel + latent). Beträgt die SHR der Raumlast 0,8, muss die Zuluft auf der „SHR-Linie 0,8“ durch den Raumpunkt liegen, damit sensible und latente Last zusammen gedeckt werden.

Beim Zeichnen von Hand verbinden Sie den Mittelpunkt des Winkelmessers (Halbkreis oben links im Diagramm) mit dem SHR-Wert 0,8 auf der Skala, um die Steigung zu erhalten, und verschieben diese Linie mit Zeichendreiecken parallel, bis sie durch den Raumpunkt geht. Auf dieser Linie liegt der Zuluftzustand. Die SHR ist nicht das Wärmeverhältnis ε = Δh/Δx des Mollier-h,x-Diagramms.

SHR-Linie im Rechner öffnen

Kühlen zeichnen, Schritt für Schritt (Übungsaufgabe)

Aufgaben zum psychrometrischen Diagramm in Ausbildung und Studium folgen meist dieser Reihenfolge. Beispiel: Außenluft 33 °C und 60 %, Raumluft 26 °C und 50 %, 30 % Außenluft, sensible Raumlast 10 kW und latente Raumlast 2,5 kW, Zulufttemperaturdifferenz 10 K.

1. Zeichnen Sie den Außenluftpunkt OA (33 °C, 60 %) und den Raumpunkt RA (26 °C, 50 %) ein.
2. Verbinden Sie OA und RA mit einer Geraden und setzen Sie den Mischpunkt MA bei 30 % der Strecke von RA zu OA.
3. Nehmen Sie SHR = 10 ÷ (10 + 2,5) = 0,8 am Winkelmesser ab und zeichnen Sie die SHR-Linie durch RA.
4. Bei 10 K Temperaturdifferenz liegt der Zuluftpunkt SA dort, wo die senkrechte Linie für 26 − 10 = 16 °C die SHR-Linie schneidet. Ist statt der Differenz die relative Feuchte am Kühleraustritt vorgegeben (zum Beispiel 90 %), verwenden Sie den Schnittpunkt dieser Kurve mit der SHR-Linie.
5. Zuluftvolumenstrom = sensible Raumlast ÷ (ρ × cp × Δt) ≈ 10 × 3600 ÷ (1,2 × 1,006 × 10) ≈ 2980 m³/h.
6. Die Linie von MA nach SA ist die Zustandsänderung am Luftkühler. Kühlerleistung = Massenstrom × (h_MA − h_SA), entfeuchtete Wassermenge = Massenstrom × (x_MA − x_SA).

Dieses Beispiel in der Kühlberechnung öffnen

Die Kühl- und Heizberechnung des Rechners nimmt dieselben Eingaben und liefert Mischpunkt, Zuluftpunkt, Kühlerleistung und Zuluftvolumenstrom, sodass Sie Ihre Zeichnung von Hand direkt mit den Zahlen abgleichen können. Das Heizen läuft in der Reihenfolge Mischen, Erwärmen (waagerecht), Befeuchten (Dampf senkrecht, Sprühwasser entlang einer Linie konstanter Feuchtkugeltemperatur) und wird im Heizmodus desselben Felds berechnet.

Quellen

• ASHRAE Handbook Fundamentals 2017 (SI), Kapitel 1 Psychrometrics (Zustandsgleichungen, Zustandsänderungen, SHR)
• Die Linien und Punkte in der Abbildung wurden beim Erstellen der Seite mit der Berechnungskern dieser Seite (ASHRAE-Gleichungen 2017, 101,325 kPa) gezeichnet.