Our 3D CAD supplier models have been moved to 3Dfindit.com, the new visual search engine for 3D CAD, CAE & BIM models.
You can log in there with your existing account of this site.
The content remains free of charge.
Lüftungskanäle oder Lüftungsrohre sind ein wesentlicher Bestandteil von Lüftungsanlagen und dienen hauptsächlich zur Luftführung. Diese Luftleitsysteme bestehen zumeist aus rechteckigen oder runden Bauteilen, das heißt aus Kanälen bzw. Wickelfalzrohren. Strömungstechnisch betrachtet, ist die Verwendung von Rohren die optimale Variante, da in Kanälen nur der hydraulischen Durchmesser genutzt wird. In kleineren Luftverteilsystemen werden auch Ovalrohre verwendet.
Die Luft strömt in diesen Kanal- oder Rohrsystemen, als laminare oder turbulente Strömung, analog zu Wasser. Für die wichtigsten Berechnungen werden dieselben Gleichungen, wie in der Wassertechnik verwendet. Dies sind unter anderem die Bernoullische Gleichung und die Kontinuitätsgleichung. Detaillierte Kenntnisse der entsprechende Reibungswerte (R-Wert) von Quadratrohren, die Reibungskennziffern (Zetawert) von diversen Formstücken und der Differenzdruck von Kanaleinbaukomponenten, erweitern die einzelnen Berechnungen und Betrachtungen. Die Planung dieser Luftleitsysteme erfolgt auf Grundlage von VDI 2087 oder aktueller Normung nach DIN EN 13779.
Sehr große Lüftungskanäle, für Luftmengen von zum Beispiel 300.000 m³/h wie an einem Flughafen, werden gemauert oder aus Beton gegossen, und können unterirdisch auch einige km lang sein.
Ein weiteres Unterscheidungskriterium bei der Beschaffenheit eines Lüftungskanal oder Rohr, ist die Differenzierung zwischen Niederdruck-, Mitteldruck- und speziellen Hochdruckanlagen. „Nach DIN EN 12237 für Rohre und Formteile −750 bis +2000 Pa, davon abweichend sind nach Prüfung und ggfs. mit Zusatzmaßnahmen größere Drücke realisierbar.“[1] Nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf Niederdruck- und Mitteldrucksysteme im Sinne der DIN EN 12237.
Die meisten Lüftungskanäle und -rohre in Niederdruck- und Mitteldruckanlagen werden aus dünnem, verzinktem Stahlblech hergestellt. Für besondere Anforderungen werden aber auch Kanäle und Rohre aus Edelstahl, Aluminium oder diversen Kunststoffen verwendet. In bestimmten Brandabschnitten eines Gebäudes sind auch Kanäle und Formteile aus Calciumsilicat möglich bzw. aus brandschutztechnischer Sicht, gar zwingend vorgeschrieben.
Weitere Qualitätsmerkmale sind die Stabilität des Luftkanals, das heißt die Materialdicke und der in Serie produzierte Luftkanalprofilrahmen aus gewalzten Blechbändern, über welchen die einzelnen Kanalsegmente miteinander verschraubt werden. Hingegen werden Rohre mit Bundkragen, Muffen oder Nippel verbunden. Bei öl- und fettdichten geschweißten Lüftungskanälen oder -rohren werden geschweißte Flansche verwendet.
Bestehen Anforderungen an die Verwindung von Luftkanälen, werden diese in den Flächen geschränkt oder durch Versteifungen im Kanal sichergestellt.[2] Es werden aber auch Versteifungen aus Profilstahl auf den Außenseiten eines Lüftungskanal aufgeschweißt. Um die Luftströmung in Formteilen laminar zu halten, werden zum Beispiel Anströmkalotten oder Luftleitbleche in größeren Bögen oder Formteilen eingebaut.
Schweiz: „Lüftungskanäle müssen aus nicht brennbarem Material bestehen. Innerhalb von Wohnungen und Einfamilienhäusern sind davon einbetonierte Lüftungsleitungen, Erdregister sowie Leitungen von Anlagen mit einer Lufttemperatur bis 40 °C ausgenommen. Bei den erwähnten Ausnahmen muss allerdings die Brandkennziffer 4.2 (VKF-Richtlinien) eingehalten werden. Für Küchenabluft (Dampfabzug) gilt diese Ausnahme nicht.“[3]
Ein komplettes Kanal- oder Rohrsystem besteht zudem aus passenden Formteilen wie Bögen, Übergänge, Reduzierungen, Abgänge, T-Stücke, Hosenstücke, Bundkragen, Schiebeflansch, Dachdurchführung, Deflektorhaube usw.
Neben den Luftführungselementen Kanal oder Rohr, werden in einem kompletten Luftleitsystem aber auch Kanaleinbaukomponenten wie Segeltuchstutzen, Taschenfilter, Ionisationsgeräte, Dampfluftbefeuchter, Elektrostatische Luftreiniger, Drosselklappen, Schieber, Rückschlagklappen, Prallbleche, Fühler für Temperatur/Feuchte/CO, Brandschutzklappen, Aktivkohlefilter Schalldämpfer,aktive Schalldämpfer, Volumenstromregler, Heizregister, Kühlregister, Luftauslässe usw. direkt in das dafür vorgesehen Kanal- oder Rohrstück, integriert. Diese Kanaleinbaukomponenten fließen mit ihrem ganz eigenen Druckverlust ebenso in die Druckverlustberechnung ein und sind beim hydraulischen/pneumatischen Abgleich zu beachten.
Die Luft in einem Kanal- oder Rohrsystem strömt in der gewünschten Menge und in die vorgesehen Luftrichtung, aufgrund des gezielten Einsatzes von Ventilatoren, die den Druck im System erhöhen und die Richtung vorgeben. Je nach Lüftungsanlage werden hierfür Radial- oder Axialventilatoren, mit unterschiedlichen Leistungskurven, verbaut. Kompakte Lüftungsgeräte, mit diversen Einbaukomponenten zur Veränderung der Lufttemperatur, der Luftfeuchtigkeit usw. werden ebenso berechnet, dimensioniert und eingebaut.
Ein Kanal- oder Rohrsystem wird zumeist auf oder in Decken, aber auch in Böden oder in Steigschächten montiert. Die Befestigung erfolgt am Kanal durch Winkelbleche und am Rohr durch Rohrschellen, mit Gewindestangen an Decken oder Wänden. Diverse Profilstähle in Form von Konsolen, Traversen, Ständer, Abhängungen usw. sind jederzeit möglich, um das Gewicht abzufangen. Die Entkoppelung des Lüftungskanal vom Baukörper ist aus schalltechnischer Sicht zwingend erforderlich und erfolgt durch runde Gummipuffer oder Moosgummistreifen in den Schellen.
Die Dichtheit von Luftleitsystemen, die in Dichtheitsklassen definiert wird, hat einen großen Einfluss auf die Bau- sowie die Betriebskosten einer Lüftungsanlage. Leckagen treten zumeist an Flanschverbindungen auf. Je höher die Dichtheitsanforderung, je höher der Aufwand bei der Herstellung der Kanal- und Rohrteile selbst, und der sauberen Montage im Bau.
„Im Vertrag kann eine bestimmte Dichtheitsklasse direkt angegeben sein. Dies ist auch indirekt möglich, wenn im Vertrag Bezug auf eine Norm genommen wird, die die Dichtheitsmessung festlegt. So beziehen sich beispielsweise die Norm EN 12237 auf das Leitungssystem und die Norm EN 12599 auf die Übergabe.“ [4]
Es gibt vier Luftdichtheitsklassen (LDK A – LDK D). In den einzelnen Luftdichtheitsklassen werden zulässige Leckagen definiert. Die dort geforderte Luftdichtheit bezieht sich aber immer auf ein „installiertes (Luftleitungs-) System“, also nicht nur auf eine einzelne Komponente des Luftleitungsstranges. Weiterhin muss beachtet werden, dass diese Dichtheit nichts mit der Luftdichtheit von Gebäuden, also dem Blower-Door-Test, zu tun hat und mit dieser nicht verwechselt werden darf.
Bei der Herstellung und Montage von Luftkanälen ist gemäß VDI 6022 eine erhöhte Aufmerksamkeit auf Sauberkeit notwendig. Zum einen muss die Produktion und Verarbeitung der Luftleitungen als solche hochwertig sein[5] und zum anderen müssen geeignete Montagesysteme angewandt werden, um die geforderte Luftdichtheitsklasse zu erreichen. Bereits vor der eigentlichen Verarbeitung bzw. dem Einbau sind die Luftkanäle auf Beschädigungen zu prüfen. Durch die Verwendung geeigneten Dichtbandes oder anderer geeigneter Montagesysteme ist ein Erreichen einer hohen Luftdichtheitsklassen möglich.
Zunehmend werden Luftkanalprofile mit eingelegten Dichtungen verwendet und es wird beim Herstellprozess Dichtmasse in die Falze eingespritzt. Eine weitere Möglichkeit, erhöhte Dichtheitsanforderungen zu erfüllen, ist die Verwendung von angeformten Profilen. Hierbei gibt es keine Materialtrennung zwischen Bauteil und Flansch, weil der Flansch aus dem Bauteil heraus geformt wird.
Besondere Anforderungen an die Dichtheit werden vor allem bei öl- und fettdichten Kanälen oder Rohren zum Beispiel in Küchenanlagen oder bei Ölnebelabsaugungen an CNC-Maschinen gestellt. Im Rahmen der Inbetriebnahme kann die Dichtheit insgesamt begutachtet, gemessen und nach berechnet werden.
Um zu gewährleisten, dass das Luftleitungssystem dicht ist und die geforderte Luftdichtheitsklasse eingehalten wird, muss eine Luftdichtheitsprüfung erfolgen.[6] Diese wird beispielsweise in den Normen DIN EN 13779 „Lüftung von Nichtwohngebäuden – Allgemeine Grundlagen und Anforderungen für Lüftungs- und Klimaanlagen“,[7] DIN EN 12599 „Prüf- und Messverfahren für die Übergabe raumlufttechnischer Anlagen“ und der VDI 3803 Blatt 1 „Zentrale Raumlufttechnische Anlagen – Bauliche und technische Anforderungen“[8] gefordert.
Undichte Lüftungssysteme verbrauchen unnötig Energie (siehe Energieeinsparverordnung) und erhöhen das Risiko auf hygienische Beeinträchtigungen,[9][10] was zwingend vermieden werden muss. In der Richtlinie VDI 6022[11] wird eine „hygienisch einwandfreie Qualität der Innenraumluft“ gefordert.
Die Luftdichtheitsprüfung sollte durchgeführt werden so lange das System zugänglich ist, damit eventuelle Nachbesserungsarbeiten erfolgen können. Idealerweise erfolgt dies abschnittsweise und aufgrund des hohen Aufwandes stichprobenartig. Hierzu eignen sich verschiedene kalibrierte Prüfgeräte wie z. B. das Luftdichtheitsprüfgerät airLPT113. Diese ermitteln die Luftdichtheitsklasse nach DIN EN 13779,[12] DIN EN 1507 und DIN EN 12237 in raumlufttechnischen Anlagen. Um die Dichtheit zur überprüfen, muss das zu testende Luftleitsystem vom Restsystem luftdicht verschlossen werden. Der Einsatz von Klebebändern oder Folie zur Abdichtung sollte vermieden werden und stattdessen fachgerechte Verschlüsse z. B. durch Enddeckel vorgenommen werden. Vor der Prüfung muss die Ermittlung der Prüfoberfläche nach DIN EN 14239 erfolgen.
An bereits vorbereitete Messöffnungen (Bundkragen, Revisionsöffnungen mit entsprechenden Anschlüssen) wird das Luftdichtheitsprüfgerät angeschlossen.[13] Der Druck sollte nun entweder als Überdruck für Zuluftleitungen bzw. als Unterdruck für Abluftleitungen in einer Größenordnung von 200 Pa, 400 Pa oder 1000 Pa ausgewählt sein, damit die Vorschriften der DIN EN 12559 erfüllt sind.[14] Das System wird unter Druck gesetzt, der Prüfdruck automatisch geregelt und konstant gehalten (nach DIN EN 1507 bzw. DIN EN 12237 ± 5 %) und die Leckluftmenge ermittelt. Nach DIN EN 1507 und DIN EN 12237 dauert der Messablauf 5min. Das Messprotokoll kann an den integrierten Thermodrucker bzw. an einen USB-Stick übermittelt werden.
Sollte sich nach Prüfung herausstellen, dass die Leckluftmenge zu hoch ist, also die geforderte Luftdichtheitsklasse nicht erreicht wurde, müssen Nachbesserungsarbeiten durchgeführt werden. Eine Sichtkontrolle der verschlossenen Luftleitungsenden, der Verbindungs- und Flanschstellen sollte als Erstes erfolgen. Wenn dies keine Klärung bringt, sollte hier ein fachkundiges Unternehmen zur Prüfung herangezogen werden. Machen sich nachträglich Leckagen bzw. deren Auswirkungen bemerkbar, hat dies meist nicht unerhebliche Kosten zur Folge.
Mit einer Kanalnetzberechnung werden die Komponenten einer Anlage hydraulisch so dimensioniert, dass sich die erforderlichen Volumenströme im Betrieb auch tatsächlich einstellen. Bei einer Luftkanalnetzberechnung sind dies der Außenluftstrom (ODA), Zuluftstrom (SUP), Abluftstrom (ETA), Fortluftstrom (EHA), Umluftstrom (RCA) und Mischluftstrom (MIA). Diese sind in Abhängigkeit von der realen Situation verschieden groß und müssen einzeln ausgelegt werden.
Für die vereinfachte Druckverlustberechnung benötigt man unter anderem die Bernoullische Gleichung, die Kontinuitätsgleichung sowie Kenntnisse der Reibungswerte (R-Wert) von Quadratrohren und den Druckverlustbeiwert (Zeta-Wert) von Formstücken und Anlagenkomponenten wie Filter etc.
Grundsätzlich gibt es drei Vorgehensweisen für eine vereinfachte Betrachtung:
In umfangreichen Rechenprogrammen und -algorithmen werden für die verschiedensten Anwendungen die aktuellen/gewünschten Parameter wie Luftgeschwindigkeiten, Strömungskennzahlen, Rohrreibungsbeiwerte, Widerstandsbeiwerte etc. eingegeben, welche die Anlage dimensionieren.
Komplette Kanal- und Rohrnetzberechnungen können bereits vor der eigentlichen Realisierung am Bau, auf der Basis von Zeichnungen zum Kanalsystem, vorgenommen werden. Dieser vereinfachte theoretische Ansatz dient zur abschätzenden Bestimmung der notwendigen Druckerhöhung (Pascal) und der Festlegung des passenden Ventilatortyp (Axial- oder Radialventilator) bzw. der Leistungsaufnahme (kW).
Neben dem vereinfachten Ansatz, bei dem die experimentellen Druckverluste der Einzelwiderstände addiert werden, berücksichtigt die numerische Strömungsmechanik (engl. CFD: Computational Fluid Dynamics) die Wechselwirkung aller hintereinander geschalteten Bauteile und ermöglicht eine viel genauere Dimensionierung des Ventilators bzw. optimalen Betriebspunktes.
Pneumatisch unabgeglichene Kanalsysteme unterliegen folgenden Aspekten:
Komplette Kanal- und Rohrsysteme bestehen, nach Fertigmontage im Bau, zumeist aus sehr unterschiedlichen Werkstoffen. Diese unterschiedlichen Spannungspotentiale führen zu einer elektrolytischen Spannungsreihe, wobei das Material mit dem niedrigsten Spannungspotential als erstes in Lösung geht (rostet/korrodiert). Aber auch aufgrund der permanent strömenden Luft im System, und der hierbei auftretenden Reibungsverluste, wird die elektrolytische Spannungsreihe zusätzlich mit Energie versorgt.
Der elektrolytischen Spannungsreihe ist durch fachgerechte Montage von Schutzleitern im ganzen System und anschließendem Potentialausgleich durch Erdung an einer Potentialausgleichsschiene entgegenzuwirken.
Luft hat einen Sauerstoffanteil von ca. 21 % und verfügt somit selbst über ein gewisses Oxidationspotential. Die Außenluft im Außenraum, also in Städten, ländlichen Gegenden oder in Bergregionen hat verschiedene Ionenkonzentrationen. Dem Menschen ist eine Ionenkonzentration von ca. 1700 Ionen/cm³ am angenehmsten, denn die Sauerstoffaufnahme durch die Lunge ist optimal.
Beim Transport dieser Außenluft im Kanalsystem gibt der geladene Sauerstoff seine Oxidationsenergie an das Kanalsystem größtenteils ab und gelangt später, mit geringerer Ionenkonzentration, zu seinem Bestimmungsort im Innenraum.
Lüftungskanäle werden zur Vermeidung von Wärme- oder Kälteverlusten bzw. zur Vermeidung von Kondenswasserbildung, außen oder innen, isoliert. Auf die Isolierung kann verzichtet werden, wenn die in den Lüftungskanälen transportierte Luft die gleiche Temperatur hat, wie die der Umgebung bzw. wenn eine Wärmeübertragung über die Kanaloberfläche als nicht kritisch angesehen wird. Typisch ist die Verwendung von Steinwolle, Mineralwolle(alukaschiert) oder Hart-/Weichschaumplatten zum Beispiel aus Armaflex, Kaiflex oder Styrodur. Die Materialstärke/Dicke der Isolierung richtete sich nach der erwarteten Temperaturdifferenz und der Wärmeleitfähigkeit der verwendeten Isolierung. Das zu verwendende Material richtet sich auch danach, ob auf oder in der Kanaloberfläche eine Kondensation, durch Taupunkt-Unterschreitung, verhindert werden soll. In diesen Bereichen wird häufig eine Isolierung aus diffusionsdichten Weichschaumplatten gewählt. Erhältlich sind auch Luftkanalsysteme in Segmentbauweise, die selbst aus steifem Isoliermaterial bestehen und auf die Verwendung eines klassischen Luftkanals verzichten. In zugänglichen Bereichen/Laufwegen werden diese Isolierungen an einem Lüftungskanal, durch Blechverkleidungen geschützt. Stoßecken, die im Kopfbereich liegen, werden zusätzlich mit Puffern und Signalbändern versehen. Bei Sonderkanalstücken, zum Beispiel Brandschächten, wird auch eine hitzebeständige Innenisolierung aus Kieselgur oder Steinwolle verwendet.
Luft ist ein grundlegendes Lebensmittel von Mensch und Tier. Der „Transport“ dieser in einem Lüftungskanal muss regelmäßig überprüft werden. „Die Norm DIN EN 15780 beschreibt Anforderungen und Verfahren zur Beurteilung der Sauberkeit und des möglichen Reinigungsbedarfs, besonders für Luftleitungssysteme von zentralen RLT-Anlagen.“[15]
Lüftungskanäle und -rohre sollten mit möglichst vielen großen und kleinen Revisionsöffnungen, also wieder verschließbare Deckel, versehen werden, um regelmäßige Sichtkontrollen bzw. Kontrollen im Rahmen der VDI 6022 durchführen zu können. Die Mindestmaße von Reinigungsöffnungen in Lüftungskanälen und -rohren ist in DIN EN 12097 festgelegt.
Verschmutzte Lüftungskanäle bilden eine ideale Brutstätte für Mikroorganismen, die sich vermehren und permanent Giftstoffe, Viren, Sporen und Bakterien an den Luftstrom abgeben. Diese gelangen über die „Zuluft“ in den Lebensraum des Menschen und breiten sich ebenso dort aus.
Es liegt in der Verantwortung des Anlagenbetreibers, die Lüftungsanlage zu überwachen. In der Rechtsprechung BGH heißt es: „Dem Anlagenbetreiber obliegen Anweisungs-, Auswahl- und Überwachungspflichten, soweit er Aufgaben oder Tätigkeiten an Beschäftigte oder Auftragnehmer delegiert“. Konkretisiert werden diese in: §4, Ziffer 7 ArbSchG und §15, SGB VII und den danach erlassen Unfallverhütungsvorschriften.
In Deutschland und in ganz Europa gibt es einschlägige Normen.[16]
This article uses material from the Wikipedia article "Lüftungskanal", which is released under the Creative Commons Attribution-Share-Alike License 3.0. There is a list of all authors in Wikipedia
3D,CAD,Model,Libary,Railway, Train, Ship, Marine, Submarine, Automotive, Locomotive, Bike, Car, Formula 1, Space, Aircraft, Aerospace, Satelite, Automobile, Yacht