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Leitfaden für Lüftungs- und Klimageräte

1. Klima- und Lüftungsgeräte in Modulbauweise 2

1.1 Generelle Empfehlungen 2

1.2 Standardausführung zur Aufstellung in Gebäuden 3

1.3 Wetterfeste Ausführung zur Aufstellung im Freien 3

1.4 Lüftungs- und Klimagerät in Hygieneausführung 3

2. Gerätegehäuse 4

3. Luft reinigen 5

3.1 Allgemeine Hinweise 5

3.2 Taschenfilter 5

3.3 Kassettenfilter 6

3.4 Aktivkohlefilter 6

4. Luft fördern 7

4.1 Allgemeine Hinweise 7

4.2 Ventilator mit Spiralgehäuse 7

4.3 Freirad 7

5. Luft erwärmen / Kühlen 8

5.1 Lammellenrohr - Lufterhitzer 8

5.2 Elektrolufterhitzer 8

5.3 Gasbetriebener Lufterhitzer 8

5.4 Lammeellenrohr-Luftkühler 9

5.5 Direktverdampfer 10

5.6 Tropfenabschneider als notwendiges Element des Kühlers 10

6. Luft befeuchten 11

6.1 Luftwäscher 11

6.2 Dampfbefeuchter 11

6.3 Hochdruckdüsenbefeuchter 11

6.4 Kaltdampfgenerator 11

7. Schall dämmen und Schall dämpfen 12

7.1 Schalldämmung des Gerätegehäuses 12

7.2 Schalldämpfung in der Luftführung 12

8. Wärmerückgewinnung 13

8.1 Mischen von Abluft und Außenluft 13

8.2 Kreislaufverbundsystem 13

8.3 Aluplattentauscher 13

8.4 Rotationswärmetauscher 13

9. Literaturhinweise / Links 15

9.1 Technische Normen /Richtlinien 15

9.2 Nützliche Links im World Wide Web 15

Huber & Ranner GmbH Leitfaden für Lüftungs- und Klimageräte Version: 1.0 Stand: 2008-10

Diese Anleitung orientiert sich am Stand der Technik Zum Zeitpunkt der Erstellung. (Änderungen vorbehalten)

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1. Lüftungs- und Klimageräte in Modulbauweise

Lüftungs- und Klimageräte von Huber & Ranner sind in modularer Bauweise aufgebaut. Je nach gewünschter Veränderung des Luftzustandes werden die einzelnen Module ausgewählt, zusammengestellt und dimensioniert. Dabei gibt es ein gewisses Grundraster. In der tatsächlichen Ausführung sind die Lüftungs- und Klimazentralgeräte von Huber & Ranner jedoch so flexibel wie kaum ein anderes Produkt. Sämtliche Maße können, soweit technisch sinnvoll, an die Gegebenheiten des Kunden angepasst werden.

1.1 Generelle Empfehlungen

Wesentlichen Einfluss auf den Wirkungsgrad und damit auf den Energieverbrauch der Anlagen hat die jeweilige Luftgeschwindigkeit. Dabei sollten Filter nicht schneller als 2,8 bis maximal 3,2 m/s durchströmt werden. Wärmetauscher sollten maximal mit 4,0 (bis zu einer Luftmenge von 10.000 m3/h) bzw. 3,5 m/s beaufschlagt werden. Aus energetischer Sicht ist jedoch eine deutlich geringere Durchströmgeschwindigkeit anzuraten. Grundsätzlich sollte darauf geachtet werden, dass Lüftungs- und Klimageräte bereits

ab Werk mit sämtlichen elektrischen Verdrahtungen und Kabeldurchführungen versehen sind. Dies ist im Werk des Herstellers wesentlich kostengünstiger zu bewerkstelligen. Hinzu kommt, dass die Geräte vor Auslieferung gereinigt werden. Nachträgliches Bohren, Schleifen usw. führt zur erneuten Verschmutzung und ggf. später zur Korrosion durch herabfallende Späne.

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Gerätedach mit Kranöse

Die Erfahrung zeigt, dass nachträgliche Bohrungen zu Problemen führen können, da sich in den Gehäusewänden nicht erkennbare Versteifungen oder ähnliches befinden. Ab einer Gerätehöhe von etwa 1,3 m, von der an ein Gerät als begehbar gilt, sollte zumindest bei Taschenfilter- und Ventilatoreinheit ein Schauglas und eine Innenbeleuchtung integriert werden.

1.2 Standardausführung und Aufstellung in Gebäuden

Die Standardausführung von Huber & Ranner ist für die Aufstellung in Gebäuden vorgesehen. Sie ist flexibel und robust aufgebaut.

Die Geräte sind in transportable Einheiten unterteilt. Dabei werden alle Bauteile mit einigen Sätzen Kranösen geliefert, damit diese einfach mittels Kran oder ähnlichen Hebezeugen zum Aufstellungsort transportiert werden können.

1.3 Wetterfeste Ausführung zur Aufstellung im Freien

Geräte zur Aufstellung im Freien müssen erhöhten Ansprüchen Stand halten: Offene Fugen an der Außenschale werden, wo nötig, zusätzlich witterungsbeständig abgedichtet. Ein Gerätedach wird installiert, das sowohl eine Neigung als auch eine umlaufende Tropfkante aufweist, so dass Regenwasser korrekt ablaufen kann. Auch eine Hinterlüftung des Gerätedaches ist zu empfehlen. Am Außenluftansaug wird eine Wetterschutzvorrichtung empfohlen, die das Mitreißen von Regentropfen bzw. Schnee verhindert. Um das Gerät auch bei Schnee warten zu können, sollte es auf einen Sockel von wenigstens 400 mm Höhe gesetzt werden. Dies kann ein Betonsockel oder auch ein vom Gerätehersteller mitgelieferter Grundrahmen sein.

1.4 Lüftungs- und Klimagerät in Hygieneausführung

Bei Geräten nach Hygieneausführung sind alle Einbauteile ausziehbar oder von beiden Seiten zur Reinigung zugänglich. Sämtliche Vertiefungen und Hohlnieten werden besonders konstruktiv vermieden, so dass sich dort kein Schmutz ansammeln kann. Der Geräteboden ist auf der Innenseite absolut glatt und auswischbar gestaltet. Je nach Bauteil, z.B. bei einem Kühlerbauteil, wird in den Geräteboden eine Wanne mit Ablauf integriert. Die Gehäuseinnenschale wird mindestens aus sendzimirverzinktem Stahlblech hergestellt. Zusätzliche desinfektionsmittelbeständige Beschichtung oder gar Ausführung in Edelstahl ist möglich. Um eine Beschädigung des Bodens während der Reinigung zu vermeiden, wird empfohlen den Geräteboden grundsätzlich in Edelstahl auszuführen.

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Hygienegerät: ausziehbares Bauteil

Alle Gehäuseteile, die zur Reinigung der Einbaukomponenten abzunehmen sind, können mit nur wenigen Handgriffen entfernt bzw. auf Edelstahlschienen heraus gezogen werden. Die Ausführung eines Hygienegeräts sollte grundsätzlich absolut glatt und einwandfrei reinigbar sein.

Welche Materialien eingesetzt werden definiert, der Einsatzfall. So sind die Anforderungen für Hygienegeräte für einen Krankenhaus-OP andere als die zur Chip-Fertigung oder Lebensmittelherstellung.

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2. Gerätegehäuse Zur besseren Beurteilung von Gehäusen für Lüftungs- und Klimageräte wurde die europäische Norm DIN EN 1886 (�Zentrale Luftbehandlungsgeräte: Mechanische Eigenschaften und Prüfverfahren�) entwickelt, die die wichtigsten Merkmale in Klassen einteilt.

Die Gehäusekonstruktion von Huber & Ranner ist eine eigens entwickelte und auf die Anforderungen von Lüftungs- und Klimageräten abgestimmte Konstruktion (Gebrauchsmuster Nr. 299 14 550.6)

Sie besteht aus einer Profilrahmenkonstruktion und besitzt absolut bündig integrierte Wandpaneele. Die Innen- und Außenschale besteht dabei mindestens aus sendzimirverzinktem Stahlblech in einer Stärke von je 1 mm. Nahezu alle Module sind selbsttragend, das heißt, es ist kein eigener Grundrahmen nötig, um das Lüftungsgerät zu stabilisieren. Der Geräteboden ist grundsätzlich begehbar ausgeführt.

Die Gehäuse sind grundsätzlich in 50 mm Wandstärke ausgeführt. Als Isoliermaterial wird ausschließlich Mineralwolle (Baustoffklasse A1 nach DIN 4102) verwendet.

Thermische Entkoppelung

Es werden zwei Gehäusevarianten angeboten:

Die Standardversion �X-Case � (Wärmebrückenfaktor TB5 n. DIN EN 1886) und eine bzgl. Wärmebrücken weiter optimierte Version �X-Case TB3 � (Wärmebrückenfaktor TB3 n. DIN EN 1886).

Die beiden Gehäusetypen sind von außen nicht zu unterscheiden und können daher beliebig untereinander kombiniert werden.

Beispiel: Im Inneren des Gerätes sitzt ein Kühler, wodurch auch das Gerätegehäuse außen etwas abkühlt. Befindet sich das Lüftungsgerät in warmer, feuchter Umgebungsluft, so kann das an der Außenschale zu Kondensation führen. In diesen Fällen wird deshalb der Einsatz von �X-CaseTB3� angeraten.

Grundsätzlich empfehlen wir, in Anlehnung an Richtlinie 01/2007 des RLT-Herstellerverbandes, für den Einsatz in Zentraleuropa �X-Case� bei folgenden Konditionen:

Bei Geräten zur Außenaufstellung mit Lufterwärmung oder Luftabkühlung empfehlen wir grundsätzlich den Einsatz von X-Case.

Außenluftansaugkammer und nachfolgende Bauteile

Geräteinnentemperatur < 5°C

Kühlerteile und nachfolgende Bauteile

Geräteinnentemperatur < 13°C

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3. Luft reinigen

3.1 Allgemeine Hinweise

Die für Lüftungsgeräte relevanten Luftfilter werden gemäß DIN EN 779 je nach Abscheidegrad in folgende Klassen eingeteilt:

Grobfilter: G3 bis G4 Feinfilter: F5 bis F9

Bei der Auswahl und Dimensionierung der richtigen Filter ist bei Lüftungsgeräten auf folgende Punkte zu achten:

Grundsätzlich sollte in der Zuluft wenigstens ein Filter der Stufe F5, besser jedoch F7, sitzen. Ein zusätzlicher Grobfilter, z.B. der Klasse G3, ist empfehlenswert, da der Feinfilter hierdurch wesentlich länger genutzt werden kann.

Die VDI 6022 (Hygienische Anforderungen an Raumlufttechnische Anlagen) empfiehlt zwei Filterstufen mit F5 bzw. F7, besser jedoch F7 bzw. F9, einzusetzen. Beachten Sie die Einhaltung einer niedrigen Anströmgeschwindigkeit, um hohe Druckverluste und den damit erhöhten Energiebedarf am Antriebsmotor des Lüftungsgerätes zu vermeiden.

Ein Manometer zur Überwachung des Druckverlustes sollte am Gerät angebracht werden, so dass der Zeitpunkt des Filter-wechsels direkt am Gerät von außen ablesbar ist. Zur Luft-reinigung werden die unterschiedlichsten Systeme eingesetzt. Die wichtigsten seien hier kurz genannt.

3.2 Taschenfilter (derzeit ca. 92% aller Filter bei Lüftungs- und Klimageräten)

Taschenfilter werden in verschiedenen Größen angeboten. Um die Lagerhaltung von Reservefilter des Nutzers gering und praxisgerecht zu halten, ist es ratsam, lediglich die Größen 610x610 mm (BxH) und 610x305 mm einzusetzen.

Sie werden in zusammengesetzte Blechrahmen per Schnellverschluss eingeklippst und haben eine Einbaulänge von 300 bis 600 mm. Berechnung des Luftwiderstandes: Zur Dimensionierung des Ventilators muss mit dem mittleren Luftwiderstand, zwischen Anfangs- und Enddruckverlust ausgegangen werden.

Als Enddruckverlust sollten 200 Pa (Filterklasse F5 bis F7) eingesetzt werden. Bei Erreichen des Endwiderstandes ist der Filter zu erneuern. Auch dadurch wird gewährleistet, dass der Energiebedarf für den Ventilator wirtschaftlich bleibt. Da jedoch Filter der Klasse F8 oder F9 bereits Anfangsdruckverluste von 200 Pa aufweisen können, liegt hier die Empfehlung bei 300 Pa Enddruckverlust.

Wird das Lüftungsgerät durch ein Freirad per Frequenzumformer betrieben, so muss generell mit dem Enddruckverlust gerechnet werden, um eine Überlastung des Antriebsmotors auszuschließen.

Bei Taschenfilter sollte man insbesondere zusätzlich auf die Filterfläche, d.h. die Fläche des in einzelne Taschen geformten Filtermaterials, achten. Hier stellen 10 m2 Filterfläche je 1m2 Anströmfläche eine sinnvolle Größe dar.

Ist der Enddruckverlust erreicht, d. h. der Taschenfilter ist voll, wird der gesamte Einsatz gewechselt.

3.3 Kassettenfilter (ca. 5% aller Filter bei Lüftungs-und Klimageräten)

Kassettenfilter werden wie Taschenfilter gehandhabt. Der Vorteil liegt hier in der kurzen Bauweise (Min.: 100 mm). Die Kassetten (auch als Paneele bezeichnet) werden, ebenso wie Taschenfilter, in ein Rahmengestell eingesetzt und mittels Klammern befestigt.

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3.4 Aktivkohlefilter

In der Raumlufttechnik werden diese Filter vor allem zur Beseitigung von Gerüchen (z. B. Küche, Zigarettenrauch) und Dämpfen (z. B. Säuredämpfe) eingesetzt. Die Aktivkohle (Granulat) befindet sich in der Regel in einzelnen Patronen mit einer Länge von ca. 450 mm, die bei Bedarf gewechselt werden, und kann dabei vom Hersteller nach Gebrauch regeneriert werden.

Man geht von maximalen Luftgeschwindigkeiten um 1,5 m/s und Druckverlusten bis zu 200 Pa aus. Luftgeschwindigkeit und Druckverlust hängen vom Hersteller ab und richten sich nach dem gewünschten Reinigungsgrad, der wiederum aus der sogenannten Kontaktzeit (Zeitraum in dem die zu behandelnde Luft über die Aktivkohle strömt) resultiert. Um die Verunreinigung der Aktivkohle durch Staubpartikel zu verhindern, ist ein Vorfilter zu installieren, der mindestens der Klasse F7 entspricht.

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4. Luft fördern

4.1 Allgemeine Hinweise

Zusammen mit dem Antriebsmotor bildet der Ventilator die zentrale Einheit eines Lüftungsgerätes. Dabei stehen auch hier mehrere Typen zur Auswahl. Es sei an dieser Stelle nur auf Ventilatoren mit Spiralgehäuse und Ventilatoren mit freilaufenden Rädern eingegangen, die sich etwa 95 % der Anwendungsfälle teilen. Unabhängig vom Ventilatortyp muss stets darauf geachtet werden, dass am Ventilatormodul ein verschließbarer Reparaturschalter angebracht wird. Soweit möglich, ist hierbei ein Lastschalter zu verwenden, der die gesamte Stromzufuhr zum Antrieb hin trennt. So können Reparaturen oder Wartungsarbeiten ohne Gefahr durchgeführt werden.

Ist das aufgrund einer sehr hohen Leistung nicht möglich, so muss wenigstens der Steuerstrom mittels eines Schalters unterbrochen werden können. Mit dem Signal des sogenannten Steuerstroms wird in der zentralen Regelungstechnik die Zuführung elektrischer Leistung zum Motor gesteuert.

4.2 Ventilator mit Spiralgehäuse

Hier läuft ein Schaufelrad innerhalb eines schneckenförmigen Gehäuses. Die Luft wird dabei von beiden Seiten des Spiralge-häuses angesaugt. Mittels Riemenantrieb (Reibungsverlust ca. 5-10%) ist der Ventilator mit dem Antriebsmotor gekoppelt.

Beide sind auf einem gemeinsamen Stahlgrundrahmen montiert, der auf Schwingungsdämpfern gelagert ist. Bei den sogenannten Trommelläufern sind dabei die Schaufeln vorwärts gekrümmt. Diese Bauart ist im Vergleich zu den weiteren relativ leise, hat jedoch einen sehr schlechten Wirkungsgrad (unter 50%

zusammen mit Riementrieb und Motor). Er wird bei Huber & Ranner deshalb nur noch bei Kleingeräten (bis Gerätegröße 2 / 1.800 m3/h) und in Sonderfällen eingesetzt.

Ventilatoren mit rückwärts gekrümmten Schaufeln sind wesentlich robuster. Sie können daher auch für sehr hohe Drücke (3.000 Pa und mehr) eingesetzt werden. Diese Bauart bietet eine hohe Zuverlässigkeit und vor allem relativ hohe Wirkungsgrade (rund 68% zusammen mit Riementrieb und Motor).

Eine Anpassung der Luftmenge erfolgt hier auf einfache Weise, indem die Riemenscheiben gewechselt oder Motoren mit umschaltbaren Drehzahlen (z.B. 1000 / 1500 n-1) eingesetzt werden.

4.3 Freirad

Bei diesem Ventilator sitzt das rückwärts gekrümmte Schaufelrad direkt auf der Welle des Motors. Es hat, wie der Name schon sagt, kein Gehäuse, sondern sitzt auf einem Grundrahmen und Schwingungsdämpfern direkt im Lüftungsgerät.

Da dieser Ventilatortyp jedoch nur von einer Seite Luft ansaugt, ist das Laufrad größer als beim obigen Typ. Durch das fehlende Ventilatorgehäuse sind die Abmessungen des gesamten Ventilatormoduls wiederum in etwa gleich.

Auch Freiräder weisen Wirkungsgrade um 70% auf, sind jedoch in der Regel nur bis zu Drücken von 1700 Pa einsetzbar. Das fehlende Gehäuse sorgt tendenziell für einen erhöhten Schallpegel im Vergleich zu Gehäuseventilatoren. Freiräder müssen in aller Regel mit Frequenzumformer betrieben werden, damit die Geschwindigkeit bzw. der Volumenstrom eingeregelt werden kann.

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5. Luft erwärmen / kühlen 5.1 Lamellenrohr-Lufterhitzer Diese Wärmetauscher bestehen aus berippten Rohren, die nebeneinander und hintereinander zu einem Lufterhitzer zusammengesetzt sind. Es ergeben sich zumeist mehrere Rohrreihen. Ein Lamellenabstand von wenigstens 2 mm sorgt dafür, dass der Wärmetauscher nicht zu schnell verschmutzt und außerdem gut zu reinigen ist. Um einen optimalen Wärmeübergang und geringe Luftwiderstände zu gewährleisten, sollten Wärmetauscher bis zu einer Luftmenge von 10.000 m3/h maximal mit 3,5 m/s durchströmt werden.

Als Medium wird bei Kupfer-Aluminium-Wärmetauschern Pumpen-Warmwasser (PWW) eingesetzt. Dabei können beliebige Temperaturen verwendet werden. Üblich sind vor allem 70/50 (Vorlauf/Rücklauf in [°C]), 80/60 und 90/70.

Stahl verzinkte Erhitzer finden überwiegend bei Mediumtemperaturen von 110/90 oder 130/90 Anwendung.

Bei Einsatz von PWW ist ein sogenannter Frostschutzthermostat unbedingt nötig. Dabei misst ein Kapillarfühler die Temperatur der Luft unmittelbar hinter dem Erhitzer. Liegt der gemessene Wert unter 2°C, so gibt der Thermostat ein Signal an die Regelung, die das Gerät sofort abschaltet (Ventilator aus) und sämtliche Klappen schließt, um ein Gefrieren des Mediums zu verhindern. In bestimmten Einsatzfällen wird auch Sole (Wasser-Glykol-Gemisch) als Heizmedium eingesetzt, um ein Gefrieren und damit platzen der Rohre zu vermeiden, zumeist mit einem 30%igen Glykolanteil.

Beispiel: Ein Lüftungsgerät steht auf dem Dach. Um bei Ausfall der Erhitzerpumpe im Winter ein Gefrieren der Rohre im Erhitzer zu vermeiden, wird dem Medium Glycol beigemischt. Auch Dampf wird als Medium eingesetzt. Dabei wird fast immer auf ein im Gebäude (z.B. im Krankenhaus) vorhandenes Dampfnetz zurück-gegriffen. Eine gesonderte Dampferzeugung zur Beheizung eines Luftwärmetauschers ist recht aufwendig und kostenintensiv (Investition + Wartung).

Regelung:

Bei Wärmetauschern sollte die Leistung grundsätzlich über die Temperatur des Mediums geregelt werden. Das bedeutet in der Praxis, dass die Vorlauftemperatur mittels eines Drei-Wege-Ventils verringert wird, um die Heizleistung zu verkleinern.

Regelt man stattdessen den Massenstrom des Heizmediums, ist vor allem bei sehr geringen Heizleistungen mit erheblichen Temperaturschwankungen an der Oberfläche des Erhitzers zu rechnen. Dies führt wiederum zu Temperaturschichtungen im Luftstrom und macht eine zuverlässige Regelung der Zulufttemperatur nahezu unmöglich.

Als weitere Bauarten gelten

5.2 Elektrolufterhitzer

Hier befinden sich Heizschlangen im Luftstrom, die die Luft aufheizen. Diese Erhitzer werden in der Regel mehrstufig ausgeführt. Bei Bedarf werden die einzelnen Heizstufen zugeschaltet.

5.3 Gasbetriebener Lufterhitzer

Diese Lufterhitzer werden z.B. mit Erd- oder auch Flüssiggas betrieben.

Wärmeübertragung durch Gasflächenbrenner

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Man unterscheidet hierbei zwischen zwei Verfahren:

Beim dem direkt befeuerten Gasbrenner befindet sich die Flamme des Brenners im Luftstrom des Lüftungsgerätes. Direkte Befeuerungen werden in der Regel nur in der Prozesslufttechnik eingesetzt, da hier durch den Verbrennungsvorgang CO2 entsteht und Sauerstoff verbrennt.

Bei indirekten Anlagen überträgt ein Wärmetauscher bzw. Rohrbündel die Heizenergie vom Brenner in den Luftstrom. Für den Einsatz einer indirekten Befeuerung ist eine Abgas- und Kondensatableitung nötig.

5.4 Lamellenrohr - Luftkühler

Im Wesentlichen gelten hier dieselben Eigenschaften wie bei Lufterhitzern (s.o.). Da sich an den Lamellen durch Abkühlung der Luft Kondensat bildet, verengt sich der frei durchströmte Querschnitt. Deshalb werden bei Kühlern Lamellenabstände von wenigstens 2,4 mm eingehalten.

Auch hier gilt die Empfehlung, den Kühler bis zu einer Luftmenge von 10.000 m3/h maximal mit 4,0 m/s bzw. 3,5 m/s ab 10.000 m3/h zu beaufschlagen. Auch bei Kühlern werden in den meisten Fällen die beiden Typen Kupfer-Aluminium und Stahlverzinkt eingesetzt. Die entsprechenden Merkmale entnehmen Sie bitte dem Kapitel Lammellenrohr-Lufterhitzer (s. oben).

Eine zusätzliche Beschichtung, z.B. mit Epoxidharz, empfiehlt sich bei Kühlern für sehr aggressive Luft. Ebenso kann bei stahl verzinkten Kühlern durch eine Epoxidharzbeschichtung der Korrosionsschutz (wg. fortwährender Kondensatbildung an den Lamellen) erhöht werden. Der Wärmeübergang leidet darunter jedoch nur geringfügig.

Als Medium wird bei diesen Kühlern zumeist Pumpen-Kaltwasser (PKW) eingesetzt. Auch hier können beliebige Temperaturen verwendet werden. Üblich sind dabei vor allem 6/12 (Vorlauf/Rücklauf in [°C]), und 8/14.

Als (Lamellenrohr-)Lufterhitzer kommen zumeist folgende Bauarten zum Einsatz:

Typ Kennzeichen Anwendungsfall Vorteil Nachteil

CuAl Lamellen (ca. 0,15 mm stark) aus Aluminium Rohre aus Kupfer

Standardwärmetauscher: Medium bis 110°C und bis PN16

preisgünstig gute Wärmeübertragung

Berippte Fläche empfindlich bei Reinigung und Transport (Verbiegen der Al-Lamellen) Korrosionsgefahr bei Warmwasserleitungen aus Stahl

Stvz Lamellen (ca. 0,25mm stark) und Rohre aus Stahl, verzinkt

Überhitztes Heizmedium (ab 110°C) Medium auch über PN16 Prozessluft mit starker Verschmutzung

Robust dadurch wesentlich leichter reinigbar (mit Dampfstrahler o. ä.) durch hohe Mediumstemperaturen höhere Wärmedichte und damit kleinere Bauweise

Hohes Gewicht relativ teuer schlechtere Wärmeübertragung

Eine zusätzliche Beschichtung z. B. mit Exoxidharz empfiehlt sich bei sehr aggressiver Luft.

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Um in bestimmten Einsatzfällen ein Gefrieren und damit Platzen der Rohre zu vermeiden, wird bei Kühlern oftmals auch Sole (Wasser-Glykol-Gemisch) als Kühlmedium eingesetzt. Zumeist mit einem 30%igen Glykolanteil. Beispiel: Ein Lüftungsgerät saugt Außenluft mit �15°C an. Um ein Gefrieren der Rohre im Kühler, der außer Betrieb ist, zu vermeiden, wird dem Medium Glycol als Frostschutz beigemischt.

Regelung

Auch bei Kühlern gilt der Grundsatz, dass die Leistung über die Temperatur des Mediums gesteuert werden sollte. Das bedeutet in der Praxis, dass die Vorlauftemperatur mittels eines Drei-Wege-Ventils erhöht wird, um die Kühlleistung zu verkleinern.

Regelt man stattdessen den Massenstrom des Kühlmediums, ist vor allem bei sehr geringen Leistungen, mit erheblichen Temperaturschwankungen an der Oberfläche des Kühlers zu rechnen. Dies führt zu Temperaturschichtungen im Luftstrom und macht eine zuverlässige Regelung der Zulufttemperatur nahezu unmöglich.

5.5 Direktverdampfer

Als weitere Typen werden Direktverdampfer als Luftkühler eingesetzt. Dabei befindet sich ein Kältemittel (z. B. R134a) im geschlossenen Kreislauf. Dieses wird vor Eintritt in den Verdampfer komprimiert und verdampft, wie der Name schon sagt, direkt in den Rohren des Kühlers, wodurch dort direkt gekühlt wird. Der Direktverdampfer ist damit ein unmittelbarer Teil einer Kälteanlage.

5.6 Tropfenabschneider als notwendiges Element des Kühlers In den meisten Fällen der Kühlung bildet sich am Wärmetauscher Kondensat aus der gekühlten Luft. Ein Forttrag in die nachfolgenden Bauteile oder gar in die Zuluft muss dabei verhindert werden, um einer Beschädigung der Komponenten durch Korrosion o. ä. vorzubeugen. Zu diesem Zweck wird dem

Kühler in solchen Fällen ein Tropfenabscheider nachgeschaltet. Dieser besteht aus mehreren Abschneideprofilen, die die feinen Wassertropfen abfangen. Die Luft kann jedoch ungehindert passieren.

Tropfenabscheider werden in der Regel in PPTV (Polypropylen talkumverstärkt) gefertigt. Für den Einsatz in unmittelbarer Nähe eines Gasflächenerhitzers müssen Profile aus Edelstahl eingesetzt werden.

Es ist darauf zu achten, dass der Tropfenabscheider so konstruiert ist, dass sich Kondensat an keiner Stelle dauerhaft ablagert und damit Keimbildung verhindert wird. Bei Huber & Ranner wird dem mit dem Hygiene-Tropfenabscheider Rechnung getragen.

Der Tropfenabscheider erreicht erst nach einiger Betriebszeit die volle Wirkung, da sich die sogenannte Benetzbarkeit der Profile erst mit tatsächlichem Einsatz voll ausbildet. Deshalb können bei Inbetriebnahme zunächst einige Tropfen Kondensat mitgerissen werden. Die volle Wirkung des Tropfenabscheiders kann sich je nach Betriebszeiten der Anlagen bereits nach wenigen Stunden, aber auch erst nach einigen Wochen entfalten.

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6. Luft befeuchten Auch zum Befeuchten der Luft gibt es mehrere Verfahren:

6.1 Luftwäscher

Aus Düsen, die entsprechend der Luftmenge und der gewünschten Befeuchtung angepasst sind, wird gegen die Luftrichtung Wasser mit einem Druck von 2 bis 3 bar versprüht. Die Luftgeschwindigkeit liegt dabei nicht über 4 m/s. Das von der Luft nicht aufgenommene Wasser sammelt sich in einer ca. 400 mm tiefen Wanne. Von dort wird es erneut mit einer Umwälzpumpe zu den Düsen befördert. Dadurch besteht ein geschlossener Kreislauf.

Je nach benötigtem Grad der Befeuchtung wird der Durchfluss an Wasser gesteuert. Es wird dabei empfohlen möglichst sauberes Wasser zu verwenden, z. B. vollentsalztes oder aufbereitetes Wasser. Über ein Schwimmerventil wird regelmäßig Wasser nachgespeist.

Den Düsen ist ein sogenannter Gleichrichter vorangeschaltet, um ungleichmäßige Befeuchtung durch Wirbelbildung zu vermeiden. Der Eintrag von Wassertröpfchen in die weiteren Bauteile wird durch Tropfenabscheider vermieden (s. Kapitel Kühler-Tropfenabscheider).

Das Luftwäschergehäuse wird zumeist in Edelstahl (V2A / V4A) gefertigt, kann aber auch in GfK ausgeführt werden. Die Leitungen werden in Kunststoff oder auch Edelstahl eingesetzt.

Man unterteilt oftmals in Kurzwäscher (Baulänge ca. 1400 mm) und Langwäscher (ca. 1800 mm). Sie unterscheiden sich im Wesentlichen lediglich durch die Anzahl der Düsenstöcke.

Um Wirkungsgrade über 85% zu erreichen und die Pumpenleistungen niedrig zu halten, empfiehlt es sich einen Langwäscher einzusetzen.

6.2 Dampfbefeuchter

Bei Dampfbefeuchtern tritt Dampf (in der Regel mit 100°C) aus einem bestehenden Dampfnetz oder einem eigens integrierten Dampferzeuger über mehrere Dampflanzen direkt aus. Der Grad der Befeuchtung wird dabei über Dampfmenge oder Enthalpie des Dampfes geregelt.

6.3 Hochdruckdüsenbefeuchter

Hier wird ähnlich wie beim Luftwäscher Wasser über Düsen in die Luft versprüht. Durch wesentlich höhere Drücke (um 80 bar) erreicht man eine feinere Zerstäubung und eine sehr gute Wasseraufnahme. Überschusswasser wird in einer Wanne gesammelt und fließt ab.

6.4 Kaltdampfgenerator

Der Kaltdampfgenerator ist ein spezieller Typus eines Hochdruckbefeuchters. Auch hier wird mit sehr hohen Drücken (ca. 30-90 bar) Wasser fein zerstäubt und in die Luft eingetragen.

Durch spezielle Leitbleche wird die Luft vorher in Schwingungen und Turbulenzen versetzt, so dass eine 100%ige Sättigung und unter Umständen sogar eine Übersättigung ohne Nebelbildung erreicht wird.

Lüftungsgerät

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+22° C

+14° C +14° C

-15° C

7. Schall dämmen und Schall dämpfen Die größte Schallquelle eines Lüftungsgerätes ist das Ventilatoraggregat. Aber auch Strömungsgeräusche von Verengungen innerhalb der Luftführung können als Schallquelle wirken. Um die vorgegebenen Schalldruckpegel einzuhalten (Richtwerte s. VDI 2081), werden verschiedene Mittel angewendet.

In erster Linie ist selbstverständlich bei der Auswahl der Komponenten (z.B. Ventilator, Luftklappen, Wärmetauscher) auf korrekte Dimensionierung zu achten. Hierzu nutzen Sie bitte unsere Empfehlungen in den einzelnen Kapiteln.

Um die Schallemission zu reduzieren, sollten sowohl Druckverlust und Anströmgeschwindigkeit niedrig gehalten werden, als auch auf eine günstige An- und Abströmsituation geachtet werden. Bei der weiteren Verringerung der Schallemission sind bei Lüftungsgeräten vor allem drei Punkte zu betrachten:

7.1 Schalldämmung des Gerätegehäuses

Für den Schall direkt neben einem Lüftungsgerät (z.B. in einer Technikzentrale oder in der Nähe eines im Freien stehenden Gerätes) ist die Schalldämmung des Gehäuses entscheidend. Um dies zu beurteilen, ist das gemessene Schalldämmmaß De (nach EN 1886) ausschlaggebend.

Die Kennwerte unserer Gehäusetypen finden Sie im Register �Produktdetails� dieses Kataloges. Wir raten dringend davon ab, theoretisch berechnete Werte oder das Schalldämmass R bzw. R� (siehe DIN 4109), dessen Abstammung in der Baustoffindustrie liegt, als Bewertungskriterium einzusetzen. Beide weichen stark von dem Praxiseinsatz bei Lüftungsgeräten ab.

Da die Schalldämmung des Gehäuses vor allem von der Masse abhängt, kann durch den Einsatz schwererer oder zusätzlicher Materialien ein höheres Schalldämmmaß erreicht werden.

7.2 Schalldämpfung in der Luftführung

Der im Gerät entstehende Schall findet nicht nur seinen Weg durch die Gehäusewand, sondern auch über die Luftführung in den zu belüftenden Raum oder an den Luftansaug im Freien. Um diesen Schall zu mindern, werden sogenannte Schalldämpfer angewendet.

Neben Verfahren wie Resonanzschalldämpfer - eine integrierte Membran erzeugt Gegenschwingungen, die die Schallwellen abschwächen - gehören die Absorbtionsschalldämpfer zu dem Standardverfahren in Lüftungsgeräten. Dabei werden mit Dämmmaterial ausgefüllte Schalldämpferkulissen in dem Lüftungsgerät postiert.

Eine maximale Luftgeschwindigkeit von 11 m/s im Luftspalt sollte nicht überschritten werden, da andernfalls das starke Strömungsgeräusch als erneute Schallquelle wirken kann.

Ein günstiges Anströmprofil (z.B. Anströmkalotten) wird empfohlen. Mittels zusätzlicher Glasvliesabdeckung oder Lochbleche wird die Abriebfestigkeit erhöht.

Lochblechabdeckungen werden zudem eingesetzt, um das empfindliche Dämmmaterial vor Beschädigungen zu schützen, die z.B. bei der Reinigung des Gerätes auftreten können.

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+22° C

+14° C

+14° C

-15° C

8. Wärmerückgewinnung Eines der zentralen Themen bei Lüftungs- und Klimageräten ist stets die Wärmerückgewinnung. Dabei finden folgende Systeme in 95% aller WRG-Anlagen Anwendung:

1.1 Mischen von Abluft und Außenluft Offiziell keine Wärmerückgewinnung, dennoch aber eine effektive Art der Energieeinsparung: Die einfachste Form der Rückgewinnung ist die Rückführung von warmer Abluft (z.B. 22°C) in die Zuluft. Dabei gibt es allerdings schnell Einschränkungen, da sich dadurch die Luftqualität im belüfteten Raum stetig verschlechtert. DIN 1946 legt klar fest, wie hoch der Mindestanteil an Frischluft sein muss.

Lässt es die Qualität der Abluft zu, so ist das Mischen mit kalter Außenluft (z.B. �3°C) im Winter eine sehr einfache und zunächst effektive Art der WRG. Die Investition beschränkt sich dabei auf eine zusätzliche Mischkammer und dazugehörige Luftklappen, die das Mischverhältnis regeln. Oftmals wird eine Mischluftregelung als Vorstufe zu einer weiteren WRG eingesetzt.

1.2 Kreislaufverbundsystem (KVS) Wirkungsgrade zwischen 45 und 55% kann man mit einem Kreislaufverbundsystem erreichen. Dabei sitzt sowohl im Abluftgerät als auch im Zuluftgerät je ein Wärmetauscher. Diese sind direkt mittels Rohrleitungen verbunden. Eine eigene Pumpe fördert das in der Abluft erwärmte Wasser zur Zuluft, wo es dessen Energie in dem entsprechenden Wärmetauscher abgibt.

Aufgrund der relativ niedrigen Wirkungsgrade wird das KVS in seiner Standardform nicht mehr so häufig eingesetzt und statt dessen mit hocheffizienten Wärmeübertragern betrieben, die wesentlich höhere Wirkungsgrade erreichen.

1.3 Aluplattentauscher Der Aluplattentauscher bildet einen Würfel. Dieser ist in Schichten aufgebaut und wird im Kreuzstrom betrieben. Das bedeutet: Die Hälfte des Würfels (jede zweite Schicht) wird von Abluft durchströmt. Durch den restlichen Bereich strömt Zuluft. Die Luftströme sind mittels dünnen Aluminiumblechen getrennt, an denen die Wärmeübertragung statt findet. So werden Wirkungsgrade zwischen 50 und 60 % erreicht. Der Vorteil, neben dem guten Wirkungsgrad, ist der geringe Wartungsaufwand.

Um eine unnötige Erwärmung des Zuluftstroms unter bestimmten Umständen (z. B. Abluft 24°C / Außenluft 20 °C) zu vermeiden, sollte eine Bypassklappe integriert werden, über die die Außenluft am Plattentauscher vorbeigeführt werden kann.

1.4 Rotationswärmetauscher Eine langsam rotierende Speichermasse (Aluminiumfolie) überträgt die Wärme von der Abluft in die Zuluft. Das Rad ist dabei von einem Riemen umspannt und wird über einen kleinen Motor angetrieben.

Beim Durchströmen in der Abluft erwärmt sich die Masse. Mit Drehung der erwärmten Speichermasse in den kühleren Außenluftstrom wird die Energie übertragen.

Dabei werden außerordentlich hohe Wirkungsgrade zwischen 70 und 80% erreicht. Hinzu kommt ein geringer Druckverlust von etwa 100 Pa anstatt ca. 250 Pa bei den anderen Systemen. Dies trägt zu einer weiteren Energieeinsparung am Ab- und Zuluftmotor bei.

Aufgrund der Bauart des Rotationstauschers ist gegenüber anderen WRG-Systemen mit einem erhöhten Platzbedarf zu rechnen. Es ergibt sich außerdem eine relativ hohe Leckluftrate von bis zu 5%, wodurch Keime übertragen werden können. Spezielle Konstruktionen der Hersteller können diese Leckluftrate weiter reduzieren.

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Art der WRG Vorteil Nachteil

Mischluftbetrieb Geringe Investitionen Übertragung von verschmutzter oder verbrauchter (sauerstoffarmer) Abluft in die Zuluft

Im Lüftungsgerät müssen AL und ZL-Strom direkt nebeneinander liegen

Kreislaufverbundsystem Abluft und Zuluft kann räumlich voneinander getrennt liegen

Absolut keine Übertragung von Ab- in Zuluft

Rel. geringer Wirkungsgrad

Wärmerohr Kompakt Keine Übertragung von Keimen

Rel. geringer Wirkungsgrad Im Lüftungsgerät müssen AL und ZL-

Strom direkt nebeneinander liegen

Aluplattentauscher Wartungsfrei Im Lüftungsgerät müssen AL und ZL-Strom direkt neben- oder übereinander liegen

Rotationstauscher Hoher Wirkungsgrad Geringer Druckverlust

Im Lüftungsgerät müssen AL und ZL-Strom direkt neben- oder übereinander liegen

Hohe Leckluftrate Hoher Platzbedarf

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10. Literaturhinweise / Links Recknagel / Sprenger / Hönmann: Taschenbuch für

Heizungs- und Klimatechnik; Oldenbourg-Verlag

Arbeitskreis der Dozenten für Klimatechnik: Handbuch der Klimatechnik; Verlag C.F. Müller GmbH, Karlsruhe

Ventilatoren-Fibel: U. Jung; Promotor-Verlag, Karlsruhe

Heinrich / Franzke: Sorbtionsgestützte Klimatisierung; Verlag C.F. Müller GmbH, Karlsruhe

Technisches Handbuch für die Luft- und Klimatechnik (HTH); HTH-Gruppe

10.1 Technische Normen / Richtlinien: RLT 01/2007: Allgemeine Anforderungen an RLT-Geräte

DIN EN 1886: Zentrale Luftbehandlungsgeräte: Mechanische Eigenschaften und Prüfverfahren

DIN EN 1946: Raumlufttechnik

DIN 4710: Meteorologische Daten zur Berechnung des Energieverbrauchs

VDI 2071: Wärmerückgewinnung in RLT-Anlagen

VDI 2080: Meßverfahren und �geräte für RLT-Anlagen

VDI 2081: Geräuscherzeugung und Lärmminderung in RLT-Anlagen

VDI 6022: Hygienische Anforderungen an Raumlufttechnische Anlagen

10.2 Nützliche Links im World Wide Web: http://www.huber-ranner.com/ Huber & Ranner

http://www.lno.de Die LON Nutzer Organisation e. V. (LNO)

www.rlt-geraete.de Herstellerverband RLT-Geräte

http://www.cci-promotor/ CCI Fachzeitschrift für Heizungs- und Klimatechnik

http://www.din.de Deutsches Institut für Normung

http://www.vdi.de Verein Deutscher Ingenieure

http://www.fh-muenchen.de/ Fachhochschule München, home/fb/fb05/d_Welcome.html Fachbereich Versorgungstechnik