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Hallenlüftung

Die Aufgabe der Hallenlüftung besteht in der kontrollierten Verteilung von Zuluft. Zudem erfassen Absauganlagen die Schadstoffe im Optimalfall direkt an ihrem Entstehungsort, um die Schadstoffbelastung am Arbeitsplatz möglichst gering zu halten. Da sich jedoch Bauarten, Anforderungen und Nutzungen von Industrie- und Lagerhallen maßgeblich voneinander unterscheiden und dadurch unterschiedliche Anforderungen an Raumtemperatur und Luftfeuchtigkeit bestehen, gibt es keine allgemeingültige Lösung. So unterschiedlich wie die Hallen, so verschieden sind auch die Hallenlüftungssyteme.

Rahmenbedingungen für die Planung

  • Bauart der Halle
  • Hallennutzung
  • Produktionsverfahren, Personennutzung, Materialien und daraus abgeleitet Anforderungen an Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftgeschwindigkeiten sowie der Luftqualität sowie Emissionsverordnung und Arbeitsstättenverordnung

Punktabsauganlagen vs. Raumlüftungsanlagen

Das Absaugen von Schadstoffen direkt an ihrem Entstehungsort ist die effizienteste Methode, um die Hallenluft frei von Belastungen zu halten. Während dies an festen Arbeitsplätzen problemlos erfolgen kann, ist bei großen Werkstücken, unterschiedlichen Arbeitspositionen oder weit auseinanderliegenden Arbeitsplätzen eine Punktabsaugung nur schwer umsetzbar. Hier helfen moderne Raumlüftungssysteme, die für einen permanenten Austausch der belasteten Hallenluft sorgen. Diese sorgen für eine Frischluftzufuhr in der kompletten Halle oder großflächigen Arbeitsbereichen.

Strömungsformen

Zur Belüftung von Produktionshallen bieten sich unterschiedliche Hallenlüftungen an. Nicht jede Ausführungsart ist für jede Hallenform gleichermaßen geeignet. Nach Art der Anordnung und der Art der Luftdurchlässe lassen sich drei Strömungsformen unterscheiden:

  • Verdrängungsströmung
  • Mischströmung
  • Schichtströmung

Verdrängungsströmung

Hier verdrängt eine gleichgerichtete Zuluft die belastete Hallenluft. Dafür sind große Luftdurchlässe und große Luftkanäle erforderlich, die diese Lüftungsform auf besondere Raumnutzungen wie Lackierräume und Reinräume einschränken. In Produktions- und Lagerhallen kommen hingegen die anderen beiden Strömungsformen zum Einsatz.

Mischströmungen

Diese Lüftungsform stellt eine Hallenlüftung dar, bei der die belastete Hallenluft mit frischer Zuluft gemischt wird. Dadurch verringert sich die Belastung der Hallenluft permanent. Auch hier sind große Zuluftmengen erforderlich, was zu hohen Luftgeschwindigkeiten führt. Mit Mischlüftungen können je nach Ausführungsart auch Staub und Gerüche abgesaugt werden.

Da die Behaglichkeit bei einer zu großen Zugluft jedoch schnell nachlässt, sind auch dieser Lüftungsform enge Grenzen gesetzt: Die Erfordernisse der Mischlüftung errechnen sich aus dem Arbeitsbereich, wohingegen die Luftbedingungen zur Hallendecke hin unberücksichtigt bleiben. Dies ist vor allem bei der Anwendung unter höheren Wärmelasten und bei hohen Hallendeckenhöhen unwirtschaftlich. Aus diesen Erkenntnissen entwickelte sich zuletzt die Schichtlüftung.

Schichtlüftung

Die Schichtlüftung ist eine Sonderform der Verdrängungsströmung, wobei die Verdrängung durch zwei horizontal verlaufende Luftschichten erfolgt. Diese Lüftungsform eignet sich auch für hohe Hallendecken und hohe thermische Lasten. In der unteren Schicht befindet sich jeweils die frische Zuluft, in der oberen Schicht die gebrauchte, belastete Hallenluft. Da diese wärmer ist, steigt sie automatisch auf, wenn vom Bodenbereich kühlere Luft zugeführt wird. Sensoren messen hier die Temperatur und steuern automatisch den erforderlichen Frischluftanteil.

Bei der Berechnung der notwendigen Zuluft spielt damit auch die Wärme, die Produktionseinrichtungen als Temperaturdifferenz zur Raumtemperatur abgeben, eine Rolle. Da hier nur die tatsächlich freigesetzte Wärme in die Berechnung einfließt, stellt diese einen Vorteil gegenüber der Mischlüftung dar, bei welcher die Anschlusswerte in Kombination mit Erfahrungswerten relevant sind.

Zur Berechnung der Zuluftmenge sind zwei Berechnungsarten mit jeweiligen Vor- und Nachteilen:

Die isotherme Berechnung

  • liefert größtmögliche Thermikströme
  • liefert für vertikale und horizontale Flächen immer ein Ergebnis
  • liefert für jede vorgegebene Schichthöhe einen Thermikstrom, egal, ob diese Höhe erreicht wird.

Die Berechnung bei vertikaler Temperaturschichtung

  • liefert zuverlässige Aussagen über die erreichbare Höhe und Größe eines Thermikstroms in Abhängigkeit von Raumtemperaturgradienten
  • liefert bei hohen Raumtemperaturgradienten oder geringer Wärmefreisetzung unter Umständen kein (verwertbares) Ergebnis.

Da beide Berechnungsarten ihre Schwachstellen haben, gibt es keinen optimalen, allgemeingültigen Weg. Vielmehr muss von Fall zu Fall entschieden werden, ob die Verwendung einer genaueren Methode geeignet ist. Eine ausführliche Darstellung der Rechenwege findet sich hier.

Wärmerückgewinnung bei Lüftungsanlagen

Die Abluft kann über Deckenventilatoren über das Hallendach nach draußen geleitet werden. Transportiert eine Lüftungsanlage stündlich mehr als 4.000 m³ Luft, so ist hier laut EnEV eine Wärmeückgewinnungsanlage vorgesehen. Möglich ist hier einerseits eine zentrale Lösung, die ein Kanalnetz erfordert, oder eine dezentrale Lösung.

Bei der dezentralen Lösung gibt die Abluft ihre Wärme über einen Wärmetauscher an die Frischluft ab. Der Einbau dieser dezentralen Geräte in die Dachhaut ist unkompliziert und damit kostengünstig, wodurch sich die Montagekosten schnell amortisieren. Möglich sind hier drei unterschiedliche Verfahren:

  • rekuperative Wärmerückgewinnung
  • regenerative Wärmerückgewinnung
  • Einsatz von Wärmepumpen

Vorteile einer Hallenlüftung

  • Im Vergleich zu einer Punktabsaugung ist der flächendeckende Einbau kostengünstig, da sich ganze Arbeitsbereiche mit einer Hallenlüftung ausstatten lassen.
  • Die Raumfläche ist nicht wie einer Punktabsaugung eingeschränkt.
  • Der Montageaufwand ist vergleichsweise gering, Kanalsysteme entfallen ggf.
  • Durch die Wärmerückgewinnung lassen sich Energiekosten bei der Erwärmung der Zuluft einsparen.
  • Durch die Zufuhr von Frischluft erfolgt ein Austausch der kompletten Hallenluft, die Luftqualität ist besser, die Arbeitsatmosphäre angenehmer.
  • Der Reinigungsaufwand ist gering.