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16. Februar 2011 Autor: Werner Gersch
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Der Luftdurchlass – eine unterschätzte Systemkomponente

Ein Luftdurchlass bringt nur dann die von geforderte Leistung, wenn er nach seinen Fähigkeiten eingesetzt wird. Ein Vergleich einer Lüftungsanlage mit einer HiFi-Anlage macht dies deutlich – die Lautsprecher entsprechen den Zuluftdurchlässen. Die HiFi-Anlage erreicht nur dann ihre volle Leistung und Klangfülle, wenn die Lautsprecher auf die Leistung der Anlage abgestimmt sind und im Raum richtig platziert werden. So verhält es sich auch mit Luftdurchlässen. Es ist daher unsinnig, wenn für die Luftaufbereitung hochwertige Klimageräte eingesetzt werden, aber an den Luftdurchlässen gespart wird.

 

 

Funktion und Verhalten des Luftdurchlasses in der Zuluft

Für jede Anforderung gibt es eine Vielzahl von Luftdurchlasstypen und eindeutige Beurteilungskriterien, die die Auswahl erleichtern. Wird Zuluft in einen Raum über Luftdurchlässe eingebracht, muss der Zusammenhang zwischen der Art des Luftstrahls, dem Geschwindigkeits- und Temperaturabbau über die Strahllänge und der erreichbaren Strahleindringtiefe betrachtet werden. Zusätzlich beeinflusst der Temperaturunterschied zwischen Zu- und Raumluft das Luftstrahlverhalten. Durch den daraus resultierenden Dichteunterschied zwischen Zu- und Raumluft überlagern sich die jeweiligen Schwerekräfte und beeinflussen den Strahlverlauf wie auch die Strahleindringtiefe.

Freistrahl

Bei einem Freistrahl ist zu beachten, dass in der turbulenten Randströmung dem Primärstrahl Sekundärluft beigemischt wird. Dadurch nimmt der Volumenstrom nach dem Durchlassaustritt zu, während die Geschwindigkeit in der Strahlmitte abnimmt. Der Abstand zu Flächen und benachbarten Luftdurchlässen sollte so gewählt werden, dass die Sekundärluft ungestört zuströmen kann. Bei zu geringen Abständen zwischen Durchlässen kann es zu Strahlzusammenschlüssen kommen, wobei der Luftdurchlass mit dem größten Austrittsimpuls dominiert und Sekundärluft von den anderen ansaugt. Er schwächt dadurch den Luftstrahl der benachbarten Durchlässe und verursacht unter Umständen eine unkontrollierte und instabile Raumströmung.

Am Beispiel eines Düsen-Luftdurchlasses als runder Freistrahl ohne Luftleitelemente im Quellenquerschnitt werden die Zusammenhänge deutlich. Folgende Annahmen werden getroffen: Der Strahlausbreitungswinkel Beta liegt im Bereich zwischen 25 und 30°, der Zuluftvolumenstrom sowie der Düsendurchmesser bleiben konstant.

Vertikalstrahllüftung von oben

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Lastfall Heizen: Gegenüber der isothermen Zulufteinbringung verkürzt sich mit zunehmendem Temperaturunterschied zwischen Zu- und Raumluft die Strahleindringtiefe wegen der Auftriebskraft, die dem Strahl entgegenwirkt. Die Folge ist, dass die Zuluft und die geforderte Wärme den Aufenthaltsbereich nicht erreicht und sich durch die unterschiedliche Dichte der Luft thermische Schichten bilden. Dadurch verlängert sich die Aufheizzeit des Raums, die höheren Lufttemperaturen im Deckenbereich führen zu größeren Transmissionswärmeverlusten und damit zu höheren Energiekosten.

Lastfall Kühlen: Gegenüber der isothermen Zulufteinbringung verlängert sich mit zunehmendem Temperaturunterschied zwischen Zu- und Raumluft die Strahleindringtiefe aufgrund der Schwerkraft, die in Richtung des Luftstrahls wirkt. Die Folge ist, dass die kühle, gegenüber der Raumluft schwerere Zuluft im ungünstigen Fall unkontrolliert mit zu hoher Geschwindigkeit in den Aufenthaltsbereich eindringt. Im ungünstigen Fall bildet sich ein Kaltluftsee im Bodenbereich. Zwischen Fußboden und Kopfhöhe könnte sich ein durchschnittlicher Temperaturunterschied einstellen, der größer als 2 K pro Höhenmeter beträgt und dadurch die thermische Behaglichkeit beeinträchtigt.

Vertikalstrahllüftung von unten

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Eine Vertikalstrahllüftung von unten hat den Vorteil, dass die konditionierte Außenluft innerhalb der Aufenthaltszone in der Nähe der Personen eingebracht werden kann. Dadurch ist eine individuelle Arbeitsplatzbelüftung möglich. Zusätzlich wird die benötigte Kühl- oder Heizleistung reduziert, da der Transportweg der Luft kürzer als bei den anderen Strahlführungen ist. Ein Nachteil sind die Mehrkosten für den benötigten Doppelboden.

15000_06.gifLastfall Heizen: Gegenüber der isothermen Zulufteinbringung verlängert sich bei übertemperierter Zulufteinbringung die Strahleindringtiefe aufgrund der nach oben gerichteten Auftriebskraft.

Lastfall Kühlen: Gegenüber der isothermen Zulufteinbringung verkürzt sich bei untertemperierter Zulufteinbringung die Strahleindringtiefe wegen der Schwerkraft, die dem Strahl entgegenwirkt.

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Artikelnummer: cci623

Kommentare (1):

Ein sehr guter Artikel zu einem wichtigem Thema.
Als Verkäufer für das APESS-Wärmerückgewinnungssystem in der Klima- und Lüftungstechnik vertreibe ich die APESS-Wärmepumpe, mit der die Wärme aus der Abluft zurückgewonnen wird. Bei bestimmten Außentemperaturen kann die APESS-Anlage die Zuluft soweit erwärmen, dass eine weitere Wärmequelle (z.B. statische Heizung) nicht nötig wäre und die Wärmepumpe mit einem so guten COP arbeitet, dass sie kostengünstiger heizt als Gas oder Heizöl.

Wenn die Luft dann wärmer als die Raumtemperatur eingebracht wird, ist die richtige Luftführung aber überaus wichtig, wie uns der vorstehene Artikel verdeutlicht.
Ich habe einige schlecht Beispiele in der Paxis gesehen.
Rüdiger Heß 10.06.2011

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