Luftführungskonzepte
Der Weg ist das Ziel – Durchdachte und gezielte Lüftführung in 3 Varianten mit 4 Zielen für alle Anwendungen und Anforderungen
Fast unsichtbare Luftführung für sichtbare und messbare Ergebnisse
Durch eine gezielte Analyse, woher die Luft in einem Gebäude kommt, wo sie an welcher Stelle benötigt wird und wie man sie durch den Einsatz von effizienter Planung und den passenden Anlagen auch wieder aus den Räumen bekommt, lassen sich mit einer optimierten Luftführung bis zu 40 % der Energiekosten einsparen. Verringerte Investitionskosten und eine verbesserte Luftqualität sind gerne erzielte Nebeneffekte einer Optimierung der Luftführung in Gebäuden aller Art.
In Kombination mit modernen Verfahren zur Gebäudetemperierung sowie zur Luftkühlung und Luftentfeuchtung können wir hocheffiziente und wirtschaftliche Konzepte zur Gebäudeklimatisierung realisieren.
Ziel 1
Aus alt mach neuZiel 1
Die Herstellung bzw. Aufrechterhaltung eines stetigen Luftwechsels in Räumen und Gebäuden (z.B. hygienisch erforderlicher Mindestluftwechsel)
Ziel 2
Safety firstZiel 2
Die Sichere Einhaltung der geltenden Luftgrenzwerte für Gefahrstoffe (z.B. AGW, MAK, AK, TK, TRK)
Ziel 3
BehaglichkeitZiel 3
Die Einhaltung erträglicher bzw. behaglicher klimatischer Umgebungsbedingungen (z.B. ASR 6, DIN 33403-3, DIN EN ISO 7730)
Ziel 4
Effizienz von Anfang bis EndeZiel 4
Der Einsatz möglichst geringer Luftvolumenströme zum Erreichen der vorgenannten Ziele (Energieeffizienz)
Wir unterscheiden 3 Prinzipien in der mechanischen Luftführung
Schichtlüftung
Auch “Schichtenströmung” genannt.
Zonieren durch Schichten.
Mischlüftung
Das Verdünnen und Mischen von vorhandener Luft durch Frischluft.
Verdrängungslüftung
Das Verdrängen von belasteter Luft durch Frischluft.
Luftführungssystem Schichtlüftung – Zonieren durch Schichten
Bei der Schichtlüftung nutzt man die natürlichen, physikalischen Eigenschaften der Luft in Verbindung mit den räumlichen und örtlichen Gegebenheiten aus. Schichtlüftung funktioniert am besten in Räumen mit Wärmequellen wie Maschinen oder Produktionsprozessen, bei denen Wärme freigesetzt wird. Bei der Schichtlüftung führt man einem Raum kühlere, saubere Luft mit möglichst geringer Geschwindigkeit nah am Boden und idealerweise in der Nähe von Wärmequellen zu.
Die kühlere Luft wird durch die natürliche Auftriebsströmung (Thermik) in der Nähe der Wärmequellen nach oben transportiert und nimmt dabei sowohl Wärme als auch luftgetragene Gefahrstoffe auf. Bei der Schichtlüftung entstehen durch die Dichteunterschiede zwischen der kühleren Zuluft und der wärmeren, aufsteigenden Luft zwei unterschiedliche Luftschichten: eine Luftschicht über dem Boden und damit im Aufenthaltsbereich mit hoher Luftqualität und geringerer Lufttemperatur sowie eine darüber befindliche Luftschicht im oberen Raumbereich mit höherer Temperatur, in der auch ein Großteil der freigesetzten und nicht über Absaugungen erfassten Gefahrstoffe enthalten sind. Die Höhe der unteren Schicht ist abhängig von der zugeführten Luftmenge. Die für eine sichere Schichthöhe erforderliche Zuluftmenge lässt sich – abhängig von den vorhandenen Wärmequellen sowie aus dieser Schicht entnommener Prozessabluftströme – berechnen.
Wir erfassen und quantifizieren für Sie die vorhandenen Wärmequellen sowie alle weiteren Randbedingungen, um die erforderlichen Luftmengen zur Planung einer Schichtlüftung in den jeweiligen Räumen und Hallen zu ermitteln.
Abb. 1: Thermikströmung ohne Lufttechnik
Abb. 2: Schichtlüftung, Auslässe bodenstehend, optimale Anordnung
Abb. 3: Schichtlüftung, Auslässe wandhängend
Vor allem im Zusammenhang mit Konzepten zur Komfortlüftung spricht man anstelle von Schichtlüftung auch von der sogenannten Quelllüftung. Die physikalischen Vorgänge sind dabei identisch – allerdings werden die benötigten Zuluftvolumenströme auf Basis anderer Kriterien ermittelt und berechnet.
Mit der Schichtlüftung können mit geringem Aufwand Wärme- und Stofflasten mit Hilfe der natürlichen Thermik aus den Aufenthaltsbereichen von beliebig großen Gebäuden und Hallen entfernt werden. Die Höhe von Gebäuden und Hallen hat dabei praktisch keinen Einfluss, da sich Dimensionierung bzw. Bilanzierung weitestgehend auf den (unteren) Aufenthaltsbereich des Personals beschränkt.
Die Vorteile:
Sehr hohe Luftqualität
Mit einer optimierten Luftführung erhält man annähernd Zuluftqualität im Schichtbereich.
Geringere Temperaturen im Schichtbereich
Im Vergleich zur Mischlüftung ergeben sich geringere Lufttemperaturen im Schichtbereich und dadurch eine geringere Wärmebelastung für Personen.
Weniger Zuluft (Energie) erforderlich
Im direkten Vergleich zur Mischlüftung benötigt man in den meisten Fällen erheblich geringere Zuluftvolumenströme.
Die Nachteile:
Die Kanalführung wird aufwändiger
Zuluftkanäle müssen bis in den Bodenbereich geführt werden; evtl. entstehen Konflikte mit Kranbahnen und Produktionsanlagen.
Zuluftdurchlässe im Bodenbereich erfordern Stellfläche
Damit die frische Zuluft auch dort ankommt, wo sie ihre größte Wirkung entfalten kann, müssen die Zuluftdurchlässe idealerweise im Bodenbereich installiert werden.
Luftführungssystem Mischlüftung – Das Verdünnen und Mischen von vorhandener Luft
Hier werden durch Strömungseffekte Frischluft und Raumluft intensiv vermischt, um eine thermisch behagliche oder zumindest erträgliche Situation sowie eine verbesserte Luftqualität zu erzielen.
Abb. 1: Mischlüftung mit Deckenabsaugung
Abb. 2: Mischlüftung, Dachöffnungen geschlossen
Abb. 3: Mischlüftung, Dachöffnungen offen
Bei der Mischlüftung führt man dem Raum die Zuluft mit vergleichsweise hohen Geschwindigkeiten zu. Durch den Impuls der Zuluft wird die Luft im Raum in Bewegung versetzt, es entstehen großräumige Raumluftwalzen. Die frische Luft vermischt sich intensiv mit der Raumluft, in der die Wärmelasten und Gefahrstoffe enthalten sind. Man erhält idealerweise einheitliche Luftzustände im gesamten Raum.
Die Vorteile:
Einfache Kanalführung
Bei einer Mischlüftung können die benötigten Zuluftkanäle meist mit wenig Aufwand im Deckenbereich oder an höher gelegenen Wandflächen ausserhalb der Produktionstechnik montiert werden.
Die Nachteile:
Große Räume brauchen mehr Energie
Zur Abfuhr von Wärme- und Stofflasten muss das gesamte Hallenvolumen berücksichtigt werden. Dadurch ergeben sich insbesondere bei hohen Räumen und Hallen vergleichsweise große Zu- und Abluftvolumenströme sowie ein entsprechend hoher Energiebedarf zur Luftförderung und zur Luftkonditionierung.
Theorie und Praxis sind nicht immer gleich
In der Praxis lässt sich selbst nach detaillierter Analyse nur schwer eine einheitliche Durchmischung realisieren. In der Praxis findet man daher deutliche lokale Unterschiede an Stoffkonzentrationen und Temperaturen.
Berechnung nach Luftwechselzahlen oft irreführend
Eine Berechnung nach Luftwechselzahlen kann bei der Planung einer Mischlüftung zu irreführenden Ergebnissen und häufig zu viel zu großen Luftmengen führen.
Luftführungssystem Verdrängungslüftung – Das Verdrängen von Raumluft durch Frischluft
Bei der Verdrängungslüftung wird, ähnlich wie bei einem bewegten Kolben in einem Zylinder, die belastete Raumluft durch einströmende frische Zuluft idealerweise vollständig verdrängt.
Bei der Verdrängungslüftung ist die Strömung im Raum gerichtet und ohne Rückströmungen mit weitgehend parallelen Stromlinien. Die Verdrängungslüftung wird bei produktionsbedingt hohen Anforderungen an die Luftqualität (z.B. Reinräume, Lackierstraßen, OP-Säle) eingesetzt. Der zu belüftende Raum wird dabei in einer Richtung durchströmt, häufig von oben nach unten. Der Zuluftdurchlass erstreckt sich dabei vollflächig über die gesamte Decken- oder Seitenfläche eines Raumes oder eines Raumbereiches. Die Zuluftgeschwindigkeit ist idealerweise über die gesamte Zuluftfläche konstant.
Die Vorteile:
Die sehr hohe Luftqualität
Wärme- und Stofflasten werden konstant in eine Richtung gelenkt. Keine Wärme- und Stoffausbreitung stromaufwärts.
Parallele und gleichmäßige Luftströmung
Durch die Verdrängungslüftung lassen sich idealerweise parallele Stromlinien bei der Luftführung erzielen, Quer- oder Rückströmungen werden vermieden bzw. minimiert.
Die Nachteile:
Hohe Qualität = hoher Luft- und Energiebedarf
Die hohen Anforderungen an die Luftqualität lassen sich nur durch sehr hohe Luftvolumenströme erzielen. Daher nur für Sonderanwendungen oder für kleine Teilbereiche geeignet. Der hohe Luftbedarf erfordert zudem einen hohen Energiebedarf.
Das bieten wir Ihnen
Wir konzipieren, dimensionieren, optimieren und planen für Sie die gesamte Lüftung und Luftführung für Gebäude oder einzelne Räumlichkeiten und Produktionsanlagen.
Dabei arbeiten wir mit wissenschaftlich basierten Auslegungsmethoden und unter Beachtung der spezifischen Stoff- und Wärmelasten Ihrer Produktionsstätte. Wir verwenden die CFD-Simulation zur Überprüfung der Auslegung, zur Optimierung, Validierung und Visualisierung. Die Wirkung einer neuen Luftführung kann so bereits vor der finalen Planung der Neubau- bzw. Umbaumaßnahmen überprüft und ggf. noch optimiert werden.
Sie erhalten speziell auf Ihre Bedürfnisse zugeschnittene, effiziente Konzepte für Lüftung und Luftführung mit minimierten Luftströmen sowie ökonomisch und ökologisch optimierte Lösungen für die Gebäudetemperierung (Heizung und Kühlung) und die Klimatisierung.