Geringe Luftgeschwindigkeiten erfordern größere Geräte

Büro- oder Verwaltungsgebäude, Hotels, Einkaufszentren, Supermärkte oder sonstige Nutzgebäude sind ohne raumlufttechnische Anlagen (RLT) heute kaum mehr realisierbar. Vor allem, wenn es sich um Arbeitsstätten handelt, muss eine Mindest-Raumluftqualität gewährleistet sein. Für die Platzierung von RLT-Anlagen – egal ob auf oder im Gebäude – ist ausreichend Platz zu berücksichtigen. Das gilt im übertragenen Sinne auch für die Gerätegröße. Orientierung für den Fachmann bietet die VDI 2050.
In der Praxis werden RLT-Anlagen häufig auf dem Dach platziert. Dies spart Platz im Gebäude und ist auch bei nachträglichen Installationen eine gängige Ausführungsvariante. Das Dach muss allerdings dafür geeignet sein (Statik beachten) und die Lüftungskanäle müssen abgedichtet von außen ins Gebäude geführt werden. Die Geräte müssen in spezieller wetterfester Ausführung gebaut sein und in den Blitzschutz mit eingebunden werden. Die Aufstellung der Geräte ist aufwendig und nur mit Kränen zu bewerkstelligen. Auch die Windlasten sind zu berücksichtigen und das Gerät daher fest auf dem Gebäude zu verankern. Ein Schaltschrank für die Steuerung der Anlage ist meist im Gebäude untergebracht, was zu einem entsprechenden Verkabelungsaufwand führt. Will man die Steuerung am oder im Gerät unterbringen, so müssen die Betriebsbedingungen der Steuerungskomponenten berücksichtigt und z. B. eine Beheizung vorgesehen werden. Auch ästhetische Vorstellungen von Planern und Architekten können gegen eine Aufstellung auf Dächern sprechen. Werden aber alle Punkte bei der Planung berücksichtigt und richtig umgesetzt, dann spricht nichts gegen die Installation von RLT-Anlagen auf Gebäudedächern.

Platzierung in Lüftungszentralen
Sollen oder müssen Lüftungsgeräte innerhalb des Gebäudes untergebracht werden, so ist der entsprechende Platz dafür vorzusehen. Meist werden die Anlagen in speziellen Lüftungszentralen installiert, von denen aus dann die von außen angesaugte und konditionierte Luft als Zuluft über Lüftungskanäle in die zu versorgenden Räume transportiert wird. Die verbrauchte Luft wird als Abluft aus den Räumen zur Anlage geführt und letztendlich als Fortluft ins Freie geführt. Die Luftkanäle im Gebäude werden dabei in Installationsschächten, Zwischendecken oder Hohlraumböden installiert. Ein Gebäude kann über eine zentrale RLT-Anlage verfügen, die das ganze Gebäude versorgt, oder über mehrere RLT-Anlagen, die verschiedene Bereiche des Gebäudes versorgen. Die Anlagen können auch in mehreren Lüftungszentralen untergebracht sein, die sich in den zu versorgenden Bereichen befinden.
Für den Planer oder Architekten besteht die Aufgabe darin, Lüftungszentralen örtlich sinnvoll und ausreichend groß einzuplanen. Investoren oder Vermieter von Gebäuden möchten Technikzentralen jedoch möglichst klein halten, da diese auf Kosten von vermietbaren Flächen gehen. Andererseits steigt der Platzbedarf von RLT-Anlagen aufgrund der Forderung nach immer geringeren Energieverbräuchen und damit verbundenen geringeren Luftgeschwindigkeiten weiter an.

Ermittlung des Flächenbedarfs
Um den Flächenbedarf von Technikzentralen entsprechend der Anforderungen und Nutzung eines Gebäudes einzuplanen, ist die VDI-Richtlinie 2050 (Anforderungen an Technikzentralen, Technische Grundlagen für Planung und Ausführung) entstanden. Damit ist eine überschlägige Ermittlung des Flächenbedarfs bereits zu einem frühen Planungsstadium möglich. In Blatt 1 sind dazu generelle Informationen enthalten, Blatt 4 beschäftigt sich speziell mit Details zu Lüftungszentralen. Die flächenbestimmende Größe ist zunächst der erforderliche Luftvolumenstrom. Dabei werden die Gebäudetypen Verwaltungsgebäude, Einzelhandel und Küchen betrachtet, andere Nutzungen können sinngemäß davon abgeleitet werden. In Blatt 1 sind Diagramme enthalten, in denen abhängig von der Bruttogrundfläche des Gebäudes die zugehörige erforderliche Technikfläche ermittelt werden kann. Die Diagramme sind für verschiedene Volumenströme dargestellt. Ein höherer Volumenstrom bedeutet einen größeren Platzbedarf. Bei einem Verwaltungsgebäude mit einer Bruttogrundfläche von 25 000 m² ergibt sich beispielsweise eine erforderliche Größe für die Lüftungszentrale von ca. 650 m² bei einem Volumenstrom von 6 m³/(h m²). Bei einem Volumenstrom von 9 m³/(h m²) ergäbe sich eine deutlich größere Technikfläche von ca. 750 m².

Ermittlung des Volumenstroms
Die Ermittlung der notwendigen Flächen kann natürlich nur ein Richtwert für eine frühe Planungsphase sein. Der tatsächliche Volumenstrom muss vom Fachplaner projektspezifisch ermittelt werden. Die Auslegung des erforderlichen Außenluft-Volumenstroms für Nicht-Wohngebäude basiert dabei auf DIN EN 15251 oder VDI 2082 (Verkaufsstätten). In DIN EN 15251 werden verschiedene Luftwechselraten nach Personenanzahl oder Fläche des Raumes für unterschiedliche Anforderungskategorien empfohlen. Danach kann der Außenluft-Volumenstrom ermittelt werden. Da es dafür unterschiedliche Methoden gibt, kommt man auch zu verschiedenen Ergebnissen. In Zukunft erfolgt diese Ermittlung durch die Normenreihe DIN EN 16798, die sich aktuell noch im Entwurfs-Status befindet.
Abhängig von erforderlichen Heiz- oder Kühlleistungen, die zusätzlich zum Luft­austausch von der RLT-Anlage erbracht werden muss, kann der Gesamtvolumenstrom der Anlage deutlich über dem erforderlichen Außenluft-Volumenstrom liegen.

Hinweise zur Ausführung
Neben der überschlägigen Ermittlung des Flächenbedarfes sind wichtige Hinweise zur Ausführung in Blatt 1 der Richtlinie VDI 2050 enthalten. So wird unter anderem auf eine gute Zugänglichkeit zum Zwecke der Instandhaltung hingewiesen. Gerade diesbezüglich stößt man in der Praxis immer wieder auf Probleme. Spätestens beim ersten Filterwechsel, bei der ersten Wartung oder bei erforderlichen Reparaturen stößt man oft auf baulich bedingte Hürden. So kommt es beispielsweise immer wieder vor, dass sich Revisionstüren des Lüftungsgeräts wegen davor platzierten Stützen oder sonstigen Hindernissen nicht ganz öffnen lassen. Somit können einfache, aber notwendige Arbeiten wie ein Filterwechsel gar nicht durchgeführt werden. Dies gilt es bei der Detailplanung zu berücksichtigen, um spätere Umbauten zu vermeiden. Ebenfalls hingewiesen wird auf eine ausreichende Größe von Türen und Transportwegen, deren Größe nach der Größe der Bauelemente festzulegen ist. Des Weiteren ist auf eine gute Zugänglichkeit und auf ausreichende Einbringmöglichkeiten zu achten. Auch hier ist in der Praxis festzustellen, dass dies nicht immer ausreichend beachtet wird. Geräte müssen dann zur Einbringung vor Ort zerlegt, in Einzelteilen eingebracht und dann wieder montiert werden. Dies könnte bei abgestimmter Planung vermieden werden. Nicht jedes Lüftungs- oder Klimagerät lässt sich ohne Weiteres vor Ort demontieren und anschließend wieder zusammensetzen. Hier ist eine gewissenhafte Vorplanung und Abstimmung der Gewerke untereinander erforderlich.
Auf eine sinnvolle Lage der RLT-Zentralen wird ebenfalls eingegangen. Die Zentralen sollen schwerpunktorientiert den zu belüftenden Bereichen zugeordnet werden. Außerdem sollen günstige Ver- und Entsorgungswege und kurze Wege zur Medienbeförderung vorhanden sein. Auch soll eine wirtschaftliche Wärmerückgewinnung bedacht werden, beispielsweise indem Zu- und Abluftanlage aufeinander oder nebeneinander montiert werden.

Anforderungen an die Gestaltung
Nachdem Blatt 1 der VDI 2050 eine überschlägige Ermittlung des generellen Flächenbedarfs ermöglicht, geht es in Blatt 4 um konkrete Anforderungen an die Gestaltung von Lüftungszentralen. Der Flächen- und Raumbedarf wird dabei bestimmt von der Anzahl der Luftbehandlungsgeräte, dem Volumenstrom, der Ausstattung der Geräte und den Anschlusselementen an das Kanalsystem. Berücksichtigt wird auch Platz für Instandhaltung und Reinigung, Versorgungsleitungen und Gebäudeautomation. Für die Ermittlung der einzelnen Flächen und Höhen sind in der Richtlinie entsprechende Berechnungsformeln und Vorgaben enthalten. Auch Platz für die nötige Elektroinstallation und Versorgungsleitungen für Heiz- und Kühlregister mit entsprechenden Regel­einrichtungen wie Pumpen und Ventile dürfen nicht unbeachtet bleiben. Leider findet man in der Praxis selten so großzügig dimensionierte Technikräume. Was jedoch unbedingt zu beachten ist, ist die Aufstellung der Geräte auf einem ausreichend hohen Grundrahmen oder Sockel. Um bei Abkühlvorgängen anfallendes Kondensat abführen zu können, ist eine gewisse Höhe für die Installation der erforderlichen Siphons nötig. Wenn dies nicht berücksichtigt wird, ist Nachbessern nur sehr schwer möglich.

Einfluss der Luftgeschwindigkeit auf die Abmessungen
Die Abschätzung von Gerätehöhe und Breite in der Richtlinie basiert auf einer angenommenen Luftgeschwindigkeit von 2 m/s. Je geringer die Luftgeschwindigkeit, desto größer der Querschnitt und damit der Platzbedarf. Da der elektrische Energieverbrauch abhängig von der Luftgeschwindigkeit ist, wurde der Platzbedarf der Geräte in den letzten Jahren immer größer. Dies spiegelt sich in der Einteilung in Energieeffizienzklassen nach RLT-Richtlinie 01 wieder. Um eine Klassifizierung in Klasse A+ zu erhalten, darf ein Klimagerät mit sogenannten „weiteren Funktionen“ eine durchschnittliche Luftgeschwindigkeit über den lichten Gehäusequerschnitt von 1,8 m/s nicht überschreiten. Dies entspricht einer Geschwindigkeitsklasse V2 nach DIN EN 13053.
In dem beispielhaft gezeigten Ausschnitt einer Übersicht zu Klimageräten der Fa. Wolf ist die Abhängigkeit von Geschwindigkeitsklasse zu Querschnittgröße gut zu erkennen. Wenn man betrachtet, dass Klimageräte noch vor wenigen Jahren mit einer Luftgeschwindigkeit von ca. 2,5 m/s gebaut wurden, sieht man in dem Diagramm eine deutliche Vergrößerung des Querschnittes zum Erreichen der Klasse V2. Bei einem Volumenstrom von 10 000 m³/h war ein Gerät „KG130“ mit einem Querschnitt von 1220 x 915 mm ausreichend. Heute wird bei gleicher Luftmenge ein um 600 mm breiteres „KG190“ benötigt. Daran sieht man deutlich die Tendenz zu größeren Geräten und dadurch einem größeren Platzbedarf. Dies stellt vor allem ein Problem beim Ersatz von Altanlagen durch neue Geräte in vorhandenen Lüftungszentralen dar.
Aufgrund der Umsetzung der ErP-Richtlinie (ErP = Energy relevant Products), auch Energieeinsparungsrichtlinie genannt, wird die Verringerung des Energieverbrauchs weiter vorangetrieben. Bis 2020 werden voraussichtlich Luftgeschwindigkeiten von etwa 1,3 m/s nötig sein, um die Anforderungen zu erfüllen.

Ermittlung der Gerätelänge
Neben dem Gerätequerschnitt ist auch die Gerätelänge entscheidend. Um diese abschätzen zu können, sind in VDI 2050 Blatt 4 Längen einzelner Bauelemente für drei Größenkategorien in einer Tabelle angegeben. Die Werte gelten für Anlagen mit Volumenströmen von bis zu 10 000 m³/h, 10 000 - 30 000m³/h und > 30 000m³/h.
Um die Gerätelänge zu ermitteln, werden die Einzellängen der Komponenten einfach addiert. Diese Angaben können natürlich nur Richtwerte sein. Je nach Hersteller und Ausführung der Bauelemente können die tatsächlichen Abmessungen, auch innerhalb der Größenkategorien, stark variieren. Mittlerweile gibt es auf dem Markt auch Kompaktgeräte, bei denen besonders auf platzsparende Bauformen geachtet wird, um möglichst wenig Raum einzunehmen. Diese Geräte können bereits fertig verdrahtet und mit integrierter Regelung bezogen werden, sodass kein weiterer Platz für einen Schaltschrank benötigt wird.
Diese Ausführungen gibt es jedoch nur bis zu bestimmten Leistungsgrößen. Aber auch bei größeren Klimageräten, die auftragsbezogen aus einzelnen Komponenten zusammengesetzt werden, gibt es einen Trend zu fertig verdrahtet ausgelieferten Anlagen, bei denen der Steuerschaltschrank im Gerät untergebracht ist. Ab einer bestimmten Größe ist es jedoch nicht mehr möglich, diese Geräte in einem Stück auszuliefern. Hier ist zu berücksichtigen, dass die ab Werk vorbereitete Verkabelung vor Ort fertiggestellt werden muss.   

Autor: Alexander Mörwald. Teamleiter Kundenservice / Technische Dienstleistungen Klima, Wolf GmbH.

Bilder: Wolf

www.wolf-heiztechnik.de

2-Minuten-Konfigurator von Wolf
Mit dem 2-Minuten-Konfigurator, der auf der Homepage der Fa. Wolf (www.wolf.eu/profi-portal) zur Verfügung steht, kann durch Eingabe weniger Eckdaten ein RLT-Gerät für eine erste Entwurfsplanung konfiguriert werden.
Es wird sofort eine Gerätezeichnung mit eingetragenen Abmessungen erzeugt. Somit stehen bereits in einem frühen Planungsstadium technische Daten zur Anlage bereit und können in den weiteren Planungen berücksichtigt werden.