Fachhochschule Burgenland GmbH Steinamangerstraße 21
A-7423 Pinkafeld
Energieeffizienz von RLT-Anlagen in der
Gastronomie – Entwicklung eines Auditleitfadens und empirische Exploration eines
Gastronomieunternehmens
Masterarbeit
zur Erlangung des akademischen Grades
Diplom-Ingenieur für technisch-wissenschaftliche Berufe
Eingereicht von: Dipl.-Ing. Reinhard Margreiter Personenkennzeichen: 1310267021
Betreuer: Prof. (FH) Dipl.-Ing. Ernst Blümel
Datum: 29. September 2016
Vorwort
Ich widme diese Arbeit meiner Mutter, die mich dabei nach Kräften unterstützt hat.
Einen herzlichen Dank möchte ich meinem Betreuer, Herrn Prof. Ernst Blümel aussprechen, welcher stets für Fragen zugänglich war und mir wertvolle Anregungen für die Arbeit gegeben hat.
Nicht zuletzt möchte ich mich bei dem Wiener Gastronomiebetrieb bedanken, bei welchem ich den empirischen Teil der Arbeit machen konnte und der hier anonym bleiben möchte.
Reinhard Margreiter Wien, am 29. September 2016
Kurzfassung
Ziel der Arbeit ist es, die Potenziale für Energieeffizienzverbesserungen raumlufttechnischer Anlagen von österreichischen Gastronomiebetrieben aufzuzeigen sowie diese auf ihre Wirt- schaftlichkeit zu überprüfen. Dazu wird ein Branchen-Leitfaden samt Erhebungs-Checklisten für Energieaudits entwickelt, welcher als Hilfestellung für Energieberater und Energie- auditoren dienen soll. Um den Leitfaden auf seine Praxistauglichkeit zu überprüfen und um Erkenntnisse über die Effizienzpotenziale in der Praxis zu gewinnen, wird ein Gastronomie- betrieb in Wien auf mögliche Energieeinsparpotenziale untersucht. Schließlich werden vom tatsächlichen Anlagenbetrieb abweichende Anlagen-Nutzungsparameter erstellt und ihre Auswirkungen auf Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit untersucht.
Die empirische Analyse des Gastronomiebetriebs erfolgte methodisch durch Begehung der Betriebsstätte, durch Sichtkontrolle der Anlagen, durch Sichtung von schriftlichen Unter- lagen, von Energierechnungen und durch Befragungen des Betreibers. Außerdem wurden Messungen zur Bestimmung der Luftvolumenströme für Gasträume und Küche durchge- führt. Zusätzlich wurde bei den Gasträumen die Gästefrequenz sowie die CO2-Konzentration, die Raumlufttemperatur und Raumluftfeuchte gemessen.
Es wurden folgende Effizienzmaßnahmen näher untersucht:
• Überprüfung der Notwendigkeit einer Angleichung an den gesetzlich geforderten Volumenstrom (bei volumenkonstantem Betrieb) für Gasträume und Küche;
• Austausch der Ventilatormotoren gegen solche mit besserer Effizienzklasse;
• Volumenvariable bedarfsgerechte Gastraum- und Küchenlüftungsregelung;
• Wärmerückgewinnung bei den Gastraum- und Küchenlüftungsanlagen;
• Umrüstung auf Hocheffizienz-Luftfilter bei Gastraum- und Küchenlüftungsanlagen.
Dabei zeigten sich folgende Ergebnisse:
• Die größten Energie- und Kosteneinsparungen werden durch Wärmerückgewinnung bei der Küchenlüftungsanlage bei gleichzeitig kurzer Amortisationsdauer erzielt;
• große Einsparpotenziale sind durch eine volumenvariable Regelung der Gastraum- lüftungsanlage bei sehr kurzer Amortisationsdauer erreichbar;
• bei einer bedarfsgerechten Küchenlüftungsregelung werden geringere Einsparungen erzielt, die Amortisationsdauer ist deutlich länger;
• ein Austausch der Ventilatormotoren ist noch wirtschaftlich vertretbar;
• die Verwendung von Hocheffizienz-Luftfiltern ist trotz der geringen Einsparungen wirtschaftlich sinnvoll.
Um auch Aussagen über die Wirtschaftlichkeit der Maßnahmen bei geänderten Anlagen- parametern treffen zu können, wurden Varianten bei geringeren Anlagen-Jahresbetriebs- stunden, bei höheren Volumenströmen sowie bei niedrigeren Energiepreisen berechnet.
Abstract
Aim of the thesis is to demonstrate the potential for energy efficiency improvements of air conditioning systems of Austrian gastronomy businesses as well as to check out for their economic viability. A guide with check-lists is developed for energy audits, which should serve as an aid for energy consultants and energy auditors. To check the guide on its practicality and to show efficiency-potentials in practice, a restaurant business in Vienna is being investigated for possible energy savings. Finally, different usage scenarios are created and their impact on the energy efficiency of the actual plant operation is examined. The guide covers the technical possibilities for efficiency improvement, but also physiological, legal and economic aspects are discussed.
The empirical analysis of the gastronomy business was carried out by inspection of the business premises, by visual inspection of the equipment, by screening of documents, energy bills and through surveys of the managing director. Also measurements were performed for the determination of air flow rates for guest rooms and kitchen. Additionally, the guests frequency and the concentration of carbon dioxide, the room air temperature and room humidity were measured.
The following efficiency measures were examined:
• verification, if an adjustment of the required air flow is required;
• use of IE2-motors for ventilation of guest rooms;
• volume variable ventilation control both for guest rooms and kitchen;
• heat recovery for ventilation systems of guest rooms and kitchen;
• use of high-efficiency air filters.
It showed the following results:
• the greatest energy and cost savings are achieved by heat recovery in the kitchen ventilation system - the payback period is short;
• considerable savings can be achieved by a variable volume control of ventilation system for the guest rooms - the payback period is very short;
• lower savings can be achieved with variable volume ventilation control for the kitchen - the payback period is significantly longer;
• IE2-motors have a medium long payback period;
• use of high-efficiency air filters makes economic sense despite the small savings.
In order to make statements about the cost-effectiveness of measures by changed invest- ment parameters, variants were calculated at lower annual operating hours, at higher air flow rates as well as lower energy prices.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 1
1.1 Problemstellung 1
1.2 Zielsetzung 1
1.3 Methodik 2
2 Normen 3
3 Physiologische Grundlagen 6
4 Rechtliche Grundlagen 7
4.1 Bundes-Energieeffizienzgesetz 7
4.2 Arbeitnehmerschutz-Bestimmungen 7
4.3 Österreichisches Tabakgesetz 9
4.4 Gewerbeordnung 9
5 Wirtschaftliche Grundlagen 10
5.1 Amortisationsrechnung 10
5.2 Förderungen 11
5.3 Übertragung von Energieeinsparungsmaßnahmen 12
6 Technische Grundlagen 14
6.1 Planung und Auslegung von RLT-Anlagen 14
6.1.1 Integraler Planungsansatz 14
6.1.2 Bestimmung der Zu- und Abluftvolumenströme 15
6.1.3 Ablufteinrichtungen 19
6.1.4 Luftführungssysteme im Raum 26
6.1.5 Freie Kühlung 27
6.1.6 Bauarten von RLT-Anlagen 27
6.2 Aufbau und Komponenten von RLT-Anlagen 28
6.2.1 Ventilatoren 28
6.2.2 Lufterwärmer und Luftkühler 42
6.2.3 Wärmerückgewinnung (WRG) 43
6.2.4 Luftfilter 50
6.2.5 Schalldämpfer 52
6.2.6 Luftbefeuchter 53
6.2.7 Luftleitungskanalnetz 54
6.3 Gebäudeautomation 58
6.3.1 Bedarfsgerechte Lüftung 58
6.3.2 Regelstrategie 66
6.4 Management von RLT-Anlagen in der Betriebsphase 67
6.4.1 Unterweisung und Einschulung 67
6.4.2 Instandhaltung 67
6.4.3 Veranlassergerechte Kostenverteilung 70
7 Erhebungs-Checklisten für Energieaudits 71
7.1 Checkliste für allgemeine Unternehmensdaten 71
7.2 Checkliste für Heiz- und Kühlsystem, Lüftung und Klimatisierung 73 7.3 Checkliste für einzelne Komponenten von RLT-Anlagen 73
7.4 Checkliste für die Betriebsphase von RLT-Anlagen 76
8 Empirische Exploration eines Gastronomiebetriebes 77
8.1 Messungen 77
8.1.1 Messkonzept 77
8.1.2 Verwendete Messgeräte 80
8.2 Beschreibung der untersuchten Betriebsstätte 80
9 Ergebnisse und Schlussfolgerungen 83
9.1 Luftmessungen 83
9.1.1 Messergebnisse 83
9.1.2 Interpretation der Messergebnisse 84
9.2 Maßnahmen zur Verbesserung der Energieeffizienz 85
9.2.1 Angleichung an den geforderten Volumenstrom bei volumenkonstantem
Betrieb 86
9.2.2 Ventilatormotor-Tausch 86
9.2.3 Bedarfsgerechte Raumlüftung 89
9.2.4 Wärmerückgewinnung 101
9.2.5 Hocheffizienzfilter 105
9.3 Geänderte Anlagen-Nutzungsparameter 108
9.3.1 Anpassung an den geforderten Volumenstrom bei volumenkonstantem
Betrieb 108
9.3.2 Bedarfsgerechte Raumlüftung 114
9.3.3 Wärmerückgewinnung 118
9.3.4 Hocheffizienzfilter 119
9.4 Schlussfolgerungen 120
10 Zusammenfassung 124
11 Verzeichnisse 126
11.1 Glossar 126
11.2 Literaturverzeichnis 128
11.3 Abbildungsverzeichnis 134
11.4 Tabellenverzeichnis 135
12 Anhang 138
12.1 Messprotokolle 138
12.2 Erhebungs-Checklisten für Energieaudits 145
12.2.1 Checklisten für Gastronomiebetrieb in Wien 19 145
12.2.2 Blanko-Checklisten für Gastronomiebetriebe 163
12.3 Leistungsdaten und Listenpreise von Kompaktlüftungsgeräten 181
13 Eidesstattliche Erklärung 182
1 Einleitung
1.1 Problemstellung
Österreich besitzt mit 42.333 Betrieben eine große Anzahl von Gastronomieunternehmen (WKO, 2016b). Bei dem weitaus überwiegenden Teil davon sind raumlufttechnische Anlagen (RLT-Anlagen) installiert. Es ist anzunehmen, dass bei einem Großteil dieser RLT-Anlagen erhebliche Energieeinsparpotenziale bestehen. Mögliche Ursachen dafür sind:
• mangelnde Kenntnis über die technischen Möglichkeiten zur Energieeinsparung;
• vorrangige Betrachtung der Beschaffungskosten gegenüber den Lebenszykluskosten;
• Unkenntnis über den tatsächlichen Energieverbrauch der Anlagen infolge Fehlens eines Energieverbrauchs-Monitoring;
• mangelndes Wissen über die Bedeutung der Wartung für den Energieverbrauch.
Sowohl aus betriebswirtschaftlichen als auch aus ökologischen Gründen sollte die Ener- gieeffizienz dieser Anlagen erhöht werden, um so den Energieverbrauch (und damit meist auch den Primärenergiebedarf) sowie die Betriebskosten zu senken.
Zur Steigerung der betrieblichen Energieeffizienz bestehen in Österreich sowohl ver- pflichtende gesetzliche Bestimmungen als auch freiwillige Anreizsysteme durch verschiedene Förderprogramme des Bundes und der Länder.
Als wichtige gesetzliche Bestimmung dazu gilt das Bundes-Energieeffizienzgesetz (EEffG, 2014). Dieses regelt, je nach Größe der Organisation, die freiwillige oder verpflichtende Durchführung von Energieaudits in Unternehmen. Dabei sind auch RLT-Anlagen hinsichtlich ihrer Energieeffizienz zu beurteilen und Verbesserungen vorzuschlagen.
Bei den freiwilligen staatlichen Anreizsystemen sei exemplarisch der ÖkobusinessPlan Wien mit seinen geförderten Energieberatungen für Wiener Unternehmen genannt. (Stadt Wien, 2016)
1.2 Zielsetzung
Eine umfassende Zusammenschau aller Energieeffizienzaspekte bei RLT-Anlagen von der Planung bis hin zum laufenden Betrieb in Form eines Kompendiums mit besonderer Berücksichtigung von Gastronomieunternehmen fehlt zurzeit. Mit der vorliegenden Arbeit wird deshalb ein Branchen-Leitfaden zur Energieeffizienz-Verbesserung von RLT-Anlagen entwickelt, welcher als Hilfestellung für Energieberater und Energieauditoren raumluft- technischer Anlagen dienen soll.
Zunächst werden die rechtlichen Grundlagen und die technischen Normen für RLT-Anlagen in der Gastronomie vorgestellt, da diese den Rahmen für die Planung und den laufenden Betrieb darstellen.
Dann werden die verschiedenen Einflussmöglichkeiten zur Energieeffizienzverbesserung auf- gezeigt. Dabei werden nicht nur die einzelnen Komponenten von RLT-Anlagen betrachtet, sondern auch die Integration und das Zusammenwirken mit Heizungssystemen, sowie die Regelung und Steuerung der Anlagen.
Weiters umfasst der Leitfaden Erhebungs-Checklisten als Hilfestellung für Energieaudits und Energieberatungen von RLT-Anlagen.
Mithilfe dieser Checklisten wird dann ein Gastronomieunternehmen auditiert, um so die Praxistauglichkeit des Leitfadens zu überprüfen und Erkenntnisse über die Potenziale zur Energieeffizienzverbesserung und deren Wirtschaftlichkeit zu gewinnen.
Abschließend werden noch verschiedene Anlagen-Nutzungsparameter (überhöhter Luft- volumenstrom, geringere Jahresbetriebsstunden und niedrigere Energiepreise) untersucht, um so auch Aussagen über die Wirtschaftlichkeit der untersuchten Effizienzmaßnahmen bei geänderten Rahmenbedingungen treffen zu können.
1.3 Methodik
Es werden die physiologischen Auswirkungen von Raumlufteigenschaften auf den Men- schen, die rechtlichen Vorschriften und technischen Normen sowie die wissenschaftliche Fachliteratur betreffend die Energieeffizienz von RLT-Anlagen recherchiert und die Ergeb- nisse dann im Leitfaden vorgestellt.
Auf den Leitfaden aufbauend werden Erhebungs-Checklisten zur Unterstützung von Energie- audits und Energieberatungen erstellt.
Unter Zuhilfenahme der Checklisten wird eine empirische Analyse der RLT-Anlagen eines Gastronomiebetriebes in Wien durchgeführt. Die Analyse erfolgt methodisch durch Bege- hung der Betriebsstätte bzw. durch eine Sichtkontrolle der Anlagen, durch Sichtung von schriftlichen Unterlagen zur Anlage und der Energierechnungen, durch Messungen und durch Befragungen des Betreibers. Anschließend werden verschiedene Energieeffizienz- maßnahmen vorgestellt und auf ihr Energieeinsparpotenzial und ihre Wirtschaftlichkeit überprüft. Schließlich werden vom tatsächlichen Anlagenbetrieb abweichende Nutzungs- szenarien erstellt und ihre Auswirkungen auf die Energieeffizienz untersucht.
Systemgrenze bei der Betrachtung des Energieverbrauchs bzw. der Energieeffizienz sind die raumlufttechnischen Anlagen selbst. Es werden aber auch mögliche Zusammenhänge beim Energieverbrauch zwischen Heizungssystem, Wärmedämmung der thermischen Gebäude- hülle, solare Wärmeeinträge und Beleuchtung einerseits, und den RLT-Anlagen andererseits aufgezeigt.
2 Normen
Die folgenden österreichischen Normen sind für raumlufttechnische Anlagen in Gastronomie- betrieben von Bedeutung. Diese werden noch durch einige deutsche Normen und Richtlinien ergänzt.
ÖNORM EN 779 (2012): Partikel-Luftfilter für die allgemeine Raumlufttechnik - Bestimmung der Filterleistung.
ÖNORM EN 1505 (1998): Lüftung von Gebäuden - Luftleitungen und Formstücke aus Blech mit Rechteckquerschnitt - Maße.
ÖNORM EN 1506 (2007): Lüftung von Gebäuden - Luftleitungen und Formstücke aus Blech mit rundem Querschnitt - Maße.
ÖNORM EN 1507 (2006=: Lüftung von Gebäuden - Rechteckige Luftleitungen aus Blech – Anforde- rungen an Festigkeit und Dichtheit.
ÖNORM EN 1751 (2014): Lüftung von Gebäuden - Geräte des Luftverteilungssystems – Aero- dynamische Prüfungen von Drossel- und Absperrelementen.
ÖNORM EN 1886 (2009): Lüftung von Gebäuden - Zentrale raumlufttechnische Geräte - Mechanische Eigenschaften und Messverfahren.
ÖNORM EN 12097 (2006): Lüftung von Gebäuden - Luftleitungen - Anforderungen an Luftleitungs- bauteile zur Wartung von Luftleitungssystemen.
ÖNORM EN 12220 (1998): Lüftung von Gebäuden - Luftleitungen - Maße von runden Flanschen für allgemeine Lüftungszwecke.
ÖNORM EN 12236 (2002): Lüftung von Gebäuden - Aufhängungen und Auflager für Luftleitungen - Anforderungen an die Festigkeit.
ÖNORM EN 12237 (2003): Lüftung von Gebäuden - Luftleitungen - Festigkeit und Dichtheit von Luftleitungen mit rundem Querschnitt aus Blech.
ÖNORM EN 12238 (2001): Lüftung von Gebäuden - Luftdurchlässe - Aerodynamische Prüfung und Bewertung für Anwendung bei Mischströmung.
ÖNORM EN 12589 (2002): Lüftung von Gebäuden - Luftdurchlasseinheiten - Aerodynamische Prüfung und Bewertung von Luftdurchlasseinheiten mit konstantem und variablem Luftvolumenstrom.
ÖNORM EN 12599 (2012): Lüftung von Gebäuden - Prüf- und Meßverfahren für die Übergabe eingebauter raumlufttechnischer Anlagen.
ÖNORM EN 12792 (2004): Lüftung von Gebäuden - Symbole, Terminologie und graphische Symbole.
ÖNORM EN 13030 (2002): Lüftung von Gebäuden - Endgeräte - Leistungsprüfung von Wetterschutz- blenden bei Beanspruchung durch Beregnung.
ÖNORM EN 13053 (2007): Lüftung von Gebäuden - Zentrale raumlufttechnische Geräte - Leistungskenndaten für Geräte, Komponenten und Baueinheiten.
ÖNORM EN 13180 (2002): Lüftung von Gebäuden - Luftleitungen - Maße und mechanische Anforderungen für flexible Luftleitungen.
ÖNORM EN 13182 (2002): Lüftung von Gebäuden - Gerätetechnische Anforderungen für Messungen der Luftgeschwindigkeit in belüfteten Räumen.
ÖNORM EN 13264 (2001): Lüftung von Gebäuden - Bodenseitig eingebaute Luftdurchlässe - Prüfungen für die bauliche Klassifizierung.
ÖNORM EN 13403 (2003): Lüftung von Gebäuden - Nichtmetallische Luftleitungen - Luftleitungen aus Dämmplatten.
ÖNORM EN 13779 (2008): Lüftung von Nichtwohngebäuden - Allgemeine Grundlagen und Anforde- rungen an Lüftungs- und Klimaanlagen.
ÖNORM EN 14239 (2004): Lüftung von Gebäuden - Luftleitungen - Messung von Luftleitungs- oberflächen.
ÖNORM EN 14277 (2006): Lüftung von Gebäuden - Luftdurchlässe - Verfahren zur Messung des Luftstroms durch kalibrierte Fühler in oder in der Nähe von Luftdurchlässen/Überdruckkammern.
ÖNORM EN 14799 (2007): Luftfilter für die allgemeine Luftreinigung - Terminologie (mehrsprachige Fassung: de/en/fr).
ÖNORM EN 15232 (2011): Energieeffizienz von Gebäuden - Einfluss von Gebäudeautomation und Gebäudemanagement.
ÖNORM EN 15239 (2007): Lüftung von Gebäuden - Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden - Leitlinien für die Inspektion von Lüftungsanlagen.
ÖNORM EN 15240 (2007): Lüftung von Gebäuden - Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden - Leitlinien für die Inspektion von Klimaanlagen.
ÖNORM EN 15241 (2011): Lüftung von Gebäuden - Berechnungsverfahren für den Energieverlust aufgrund der Lüftung und Infiltration in Gebäuden.
ÖNORM EN 15242 (2009): Lüftung von Gebäuden - Berechnungsverfahren zur Bestimmung der Luftvolumenströme in Gebäuden einschließlich Infiltration.
ÖNORM EN 15243 (2007): Lüftung von Gebäuden - Berechnung der Raumtemperaturen, der Last und Energie von Gebäuden mit Klimaanlagen.
ÖNORM EN 15251 (2007): Eingangsparameter für das Raumklima zur Auslegung und Bewertung der Energieeffizienz von Gebäuden - Raumluftqualität, Temperatur, Licht und Akustik.
ÖNORM H 5057 (2010): Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden - Raumlufttechnik-Energiebedarf für Wohn- und Nichtwohngebäude.
ÖNORM H 6000-3 (1989): Lüftungstechnische Anlagen; Grundregeln; hygienische und physiologische Anforderungen für den Aufenthaltsbereich von Personen.
ÖNORM H 6015-1 (2006): Lüftungstechnische Anlagen - Luftleitungen aus Stahlblech - Teil 1:
Kreisrunde Wickelfalzrohre und Formstücke - Anforderungen, Abmessungen und Ausmaß.
ÖNORM H 6015-2 (2006): Lüftungstechnische Anlagen - Luftleitungen aus Stahlblech - Teil 2:
Rechteckige Luftleitungen und Formstücke - Anforderungen, Abmessungen, Ausmaß.
ÖNORM H 6021 (2003): Lüftungstechnische Anlagen - Reinhaltung und Reinigung.
ÖNORM H 6030 (2006): Lüftungstechnische Anlagen für Küchen - Anforderungen, Auslegungs- kriterien, Betrieb.
ÖNORM M 7600 (1978): Lüftungstechnische Anlagen; Grundregeln, Begriffe und Definitionen.
DIN 13053 (2012): Lüftung von Gebäuden – Zentrale raumlufttechnische Geräte – Leistungs- kenndaten für Geräte, Komponenten und Baueinheiten.
DIN 18017-3 (2009): Lüftung von Bädern und Toilettenräumen ohne Außenfenster – Lüftung mit Ventilatoren.
DIN V 18599 (2013): Energetische Bewertung von Gebäuden. Vornorm.
VDI 2052 (2006): Raumlufttechnische Anlagen für Küchen.
VDI 2067-1 (2012): Wirtschaftlichkeit gebäudetechnischer Anlagen - Grundlagen und Kosten- berechnung.
VDI 2067-10 (2013): Wirtschaftlichkeit gebäudetechnischer Anlagen – Energiebedarf von Gebäuden für Heizen, Kühlen, Be- und Entfeuchten.
VDI 2067-21 (2003): Wirtschaftlichkeit gebäudetechnischer Anlagen – Energieaufwand der Nutzen- übergabe Raumlufttechnik.
VDI 2067-30 (2013): Wirtschaftlichkeit gebäudetechnischer Anlagen – Energieaufwand der Verteilung.
VDI 6022 (2011): Raumlufttechnik, Raumluftqualität - Hygieneanforderungen an Raumlufttechnische Anlagen und Geräte (VDI-Lüftungsregeln).
VDI 6022 (2012): Raumlufttechnik, Raumluftqualität - Hygieneanforderungen an Raumlufttechnische Anlagen und Geräte - Prüfung von Raumlufttechnischen Anlagen (VDI-Lüftungsregeln).
VDI 6022-1.2 (2014): Raumlufttechnik, Raumluftqualität - Hygieneanforderungen an Raumluft- technische Anlagen und Geräte - Hinweise zu erdverlegten Komponenten (VDI-Lüftungsregeln).
VDI 6022-1.3 (2015): Raumlufttechnik, Raumluftqualität - Hygieneanforderungen an raumluft- technische Anlagen und Geräte - Sauberkeit von luftführenden Oberflächen (VDI-Lüftungsregeln).
VDI 6022-3 (2011): Raumlufttechnik - Raumluftqualität - Beurteilung der Raumluftqualität.
VDI 6022-4 (2012): Raumlufttechnik, Raumluftqualität - Qualifizierung von Personal für Hygienekontrollen, Hygieneinspektionen und die Beurteilung der Raumluftqualität.
VDI 6022-4.1 (2014): Raumlufttechnik, Raumluftqualität - Qualifizierung von Personal für Hygienekontrollen, Hygieneinspektionen und die Beurteilung der Raumluftqualität - Nachweisverfahren zur Qualifizierung in Schulungskategorie A und Schulungskategorie B.
VDI 6022-5 (2015): Raumlufttechnik, Raumluftqualität - Vermeidung allergener Belastungen - Anforderung an die Prüfung und Bewertung von technischen Geräten und Komponenten mit Einfluss auf die Atemluft.
VDI 6022-6 (2016): Raumlufttechnik, Raumluftqualität - Luftbefeuchtung über dezentrale Geräte - Planung, Bau, Betrieb, Instandhaltung.
VDI 6022-7.1 (2013): Raumlufttechnik, Raumluftqualität - Branchenspezifische Leitfäden – Abfall- behandlungsanlagen.
3 Physiologische Grundlagen
Obwohl der Mensch sich unterschiedlichen äußeren Luftzuständen innerhalb bestimmter Grenzen anzupassen vermag, gibt es einen Behaglichkeitsbereich, innerhalb dessen er sich am wohlsten fühlt. Der Behaglichkeitsbereich wird dabei besonders von den Raumluftpara- metern Lufttemperatur, relative Luftfeuchte, Luftgeschwindigkeit, Staubbelastung und CO2- Gehalt bestimmt. (Olesen, 2014)
Eine Raumluftfeuchte unter 30 % r. F. hat nachteilige Auswirkungen auf die Augen, den Atemtrakt und die Haut, insbesondere bei älteren Personen. (Pfluger und Rojas-Kopeinig, 2012)
Eine Raumluftfeuchte über 70 % r. F. fördert wiederum das Wachstum von Schimmelpilzen und Krankheitserregern. (Bauer, 2004; Stani, 2004)
Besonders in den Wintermonaten kann in Gastronomieunternehmen die Raumluftfeuchte aufgrund der hohen Luftwechselraten stark absinken.
Die CO2-Konzentration, welche bei gering belasteter Außenluft etwa 400 ppm beträgt, ist in einem normal ausgestatteten Raum ein Indikator für Schadstoff- und Geruchsbelastungen.
Es zeigte sich in einer Zusammenschau von Studien zu gesundheitlichen Wirkungen von unterschiedlichen CO2-Konzentrationen in der Raumluft, dass sich in 50 % der Untersuchun- gen mit abnehmender CO2-Konzentration die sogenannten Sick-Building-Syndrom-assoziier- ten Beschwerden (z.B. Reizungen und Trockenheit von Schleimhäuten, Müdigkeit, Kopf- schmerzen) verringern. (Seppänen et al., 1999)
In einer Studie von Usha (2012) über die kognitive Leistungsfähigkeit von Personen zeigte sich, dass ihre Leistungen bei CO2-Konzentrationen der Raumluft von über 1.000 ppm signifikant schlechter waren als bei 600 ppm. Dabei wurden 22 Personen in einem Büroraum CO2-Konzentrationen von 600, 1.000 und 2.500 ppm ausgesetzt. Dabei hatten die Probanden computerbasierte Tests über Fähigkeiten zur Entscheidungsfindung zu absolvieren als auch Fragen über gesundheitliche Symptome zu beantworten.
Besonders kritisch ist die Schadstoffbelastung der Raumluft in Küchen von Gastronomie- betrieben. Bei Grill- und Bratprozessen von Lebensmitteln entsteht eine Vielzahl flüchtiger Reaktionsprodukte, von denen einige aufgrund ihrer krebserregenden und erbgutver- ändernden Eigenschaften als besonders gesundheitsschädlich angesehen werden müssen.
(Detzer, 1997)
Auch in Gastronomieunternehmen, bei denen das Rauchen von Tabakwaren erlaubt ist, kann mit hohen Schadstoffkonzentrationen in der Raumluft durch den Tabakrauch gerechnet werden. Erst mit Inkrafttreten des generellen Rauchverbots in der Gastronomie mit 1. Mai 2018 wird sich diese Situation voraussichtlich nachhaltig verbessern. (Tabakgesetz, 1995)
4 Rechtliche Grundlagen
4.1 Bundes-Energieeffizienzgesetz
Das Bundes-Energieeffizienzgesetz regelt, je nach Größe der Organisation, die freiwillige oder verpflichtende Durchführung von Energieaudits in Unternehmen. Dabei sind bei Ener- gieaudits auch RLT-Anlagen hinsichtlich ihrer Energieeffizienz zu beurteilen. (EEffG, 2014) Laut § 9 EEffG (2014) haben große Unternehmen (ab 250 Beschäftigte oder über 50 Mio.
Euro Jahresumsatz) in regelmäßigen Abständen, zumindest alle vier Jahre, ein externes Energieaudit durchzuführen. Für kleine und mittlere Unternehmen werden solche Energie- audits nur empfohlen und sind freiwillig.
Die Mindestkriterien von Energieaudits sind im Anhang III des EEffG (2014) festgelegt. Dabei sind auch die Daten der technischen Gebäudeausrüstung inkl. schematische Darstellungen, Regelschemen bzw. Einstellungen und Daten zu Geräten (Heizung, Raumlufttechnik, Kühlung, Warmwasseraufbereitung, Wassersysteme für Sanitärbereiche, elektrische Sys- teme, Gebäudeleittechnik, Aufzüge, Sonnenschutzmaßnahmen, Solarthermie, Photovoltaik, Kraft-Wärme-Kopplung) zu erheben, sowie das Zielniveau der klimatischen Bedingungen im Inneren des Gebäudes. Daraus sind Maßnahmenempfehlungen für eine Energieeffizienz- verbesserung abzuleiten und die vorhandenen Systeme mit den effizientesten am Markt verfügbaren zu vergleichen.
In Österreich sind Gastronomieunternehmen vorwiegend kleinstrukturiert und zählen daher zum weitaus größten Teil nicht zu den Großunternehmen – somit sind für die meisten Betriebe Energieaudits nicht verbindlich.
4.2 Arbeitnehmerschutz-Bestimmungen
Laut § 22 ASchG (1994) muss in Arbeitsräumen unter Berücksichtigung der Arbeitsvorgänge und der körperlichen Belastung der Arbeitnehmer ausreichend gesundheitlich zuträgliche Atemluft vorhanden sein und müssen raumklimatische Verhältnisse herrschen, die dem menschlichen Organismus angemessen sind.
In der Arbeitsstätten-Verordnung (AStV, 1998) werden die Bestimmungen des ASchG (1994) präzisiert: Gemäß § 27 sind Arbeitsräume mechanisch zu belüften und entlüften, wenn die natürliche Belüftung nicht ausreicht. Besonders bei erhöhter Wärme-, Rauch- oder Dampfeinwirkung, bzw. bei Belastung der Raumluft durch gefährliche Stoffe, oder wenn die natürliche Belüftung mit einer unzulässigen Lärmbelästigung der Arbeitnehmer/innen ver- bunden wäre. Wird ein Arbeitsraum ausschließlich mechanisch be- und entlüftet, ist pro an- wesender Person und Stunde mindestens folgendes Außenluftvolumen zuzuführen:
• 35 m3 bei Arbeiten mit geringer körperlicher Belastung;
• 50 m3 bei Arbeiten mit normaler körperlicher Belastung;
• 70 m3 bei Arbeiten mit hoher körperlicher Belastung.
Des Weiteren sind bei erschwerenden Bedingungen wie erhöhter Wärme-, Rauch- oder Dampfeinwirkung, diese Werte mindestens um ein Drittel zu erhöhen. Bei Umluftbetrieb darf der Anteil des in der Stunde zugeführten Außenluftvolumens bei Außentemperaturen
zwischen 26 °C und 32 °C und zwischen 0 °C und -12 °C bis auf einen Wert von 50 % linear verringert werden. In § 28 ASTV (1998) werden die Anforderungen an das Raumklima von Arbeitsräumen bestimmt. Die Lufttemperatur muss dabei betragen:
• zwischen 19 und 25 °C bei Arbeiten mit geringer körperlicher Belastung;
• zwischen 18 und 24 °C bei Arbeiten mit normaler körperlicher Belastung;
• mindestens 12 °C bei Arbeiten mit hoher körperlicher Belastung.
Es ist außerdem dafür zu sorgen, dass die Luftgeschwindigkeit an ortsgebundenen Arbeits- plätzen in Arbeitsräumen folgende Mittelwerte über eine Mittelungsdauer von 200 Sekun- den nicht überschreitet:
• 0,10 m/s, bei Arbeiten mit geringer körperlicher Belastung;
• 0,20 m/s, bei Arbeiten mit normaler körperlicher Belastung;
• 0,35 m/s, bei Arbeiten mit hoher körperlicher Belastung.
Vorschriften zur Raumluftfeuchte bestehen nur bei Vorhandensein einer Klimaanlage. Dann sollte die relative Luftfeuchtigkeit zwischen 40 % und 70 % liegen. In Tabelle 1 sind die vorgeschriebenen Werte für den Mindestaußenluft-Volumenstrom pro Person, die Luft- temperatur und die maximale Luftgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der körperlichen Belastung nochmals zusammengefasst.
Tabelle 1:Mindestaußenluft-Volumenstrom, Lufttemperatur und maximale Luftgeschwindig- keit in Abhängigkeit zur körperlichen Belastung (AStV, 1998)
Körperliche Belastung der Arbeiten
Mindestaußenluft-Volumenstrom pro Person [m3 /h]
Bedingungen normal / erschwerend
Lufttemperatur [°C]
Maximale Luftgeschwindigkeit
[m/s]
gering 35 / 47 19 - 25 0,10
mittel 50 / 67 18 - 24 0,20
hoch 70 / 94 ≥ 12 0,35
Bei Vorhandensein einer mechanischen Be- und Entlüftung ist es Stand der Technik, die Abluft mittels Blechrohrleitungen über Dach abzuführen. Ist dies nicht möglich, kann die Abluft auch über Aktivkohlefilter in Deckenhöhe straßenseitig ausgeblasen werden. Die Frischluftzufuhr sollte möglichst hoch über Bodenniveau (mindestens 2,5 bis 3,0 m) und nicht aus zu kleinen Lichthöfen und verkehrsbelasteten Straßenbereichen erfolgen. (AStV, 1998)
4.3 Österreichisches Tabakgesetz
Auch das künftige generelle Rauchverbot in der Gastronomie infolge der Novelle des Tabakgesetzes von 2015 ist hier von Interesse. (Tabakgesetz, 1995)
Laut § 27 AStV (1998) ist in Räumen mit Belastungen durch Tabakrauch ein erhöhter Luft- wechsel vorgeschrieben. Dabei ist der Anteil der Außenluft der mechanischen Lüftung um mehr als ein Drittel zu erhöhen.
Mit Inkrafttreten des generellen Rauchverbots in der Gastronomie am 1. Mai 2018 sollten daher die Luftwechselraten von Gastronomieunternehmen, in denen bis dahin das Rauchen gestattet war, überprüft und gegebenenfalls reduziert werden.
4.4 Gewerbeordnung
Eine Betriebsanlagengenehmigungs-Pflicht besteht grundsätzlich für alle Gastronomie- betriebe. (GewO, 1994)
Eine Freistellung von dieser Pflicht besteht lediglich für Imbissbetriebe ohne mechanische Lüftung mit maximal acht Verabreichungsplätzen, zu welchen auch Thekenplätze zählen.
(Genehmigungsfreistellungs-VO, 2015)
Gemäß § 77 (1) GewO (1994) ist eine Betriebsanlage zu genehmigen, wenn die von der Bezirksverwaltungsbehörde vorgeschriebenen Auflagen vom Antragsteller erfüllt werden.
Die vorgeschriebenen behördlichen Auflagen richten sich gemäß § 71a GewO (1994) nach dem Stand der Technik (beste verfügbare Techniken) und dem Stand der medizinischen und der sonstigen Wissenschaften, um Gefährdungen und Beeinträchtigungen auf ein zumut- bares Maß zu reduzieren.
Für Wien wurde von der Gewerbebehörde und den Arbeitsinspektoraten für Raucher- bereiche von Gastronomiebetrieben (mit 3 m Mindestraumhöhe) eine einheitliche Frischluft- rate von 50 m3/h pro Sitzplatz festgelegt. In Nichtraucherbereichen gilt ein Standard-Wert von 35 m3/h. (Nowak, 2015)
Die genannten Frischluftraten gelten sinngemäß auch für Thekenplätze und sonstige Steh- plätze in Gasträumen, für welche um eine Betriebsanlagengenehmigung angesucht wird.
5 Wirtschaftliche Grundlagen
Zur Wirtschaftlichkeitsbeurteilung von Investitionen für Maßnahmen zur Energieeffizienz- Verbesserung stehen verschiedene Investitionsbewertungsverfahren (vor allem Kapitalwert- verfahren und Annuitätenverfahren) zur Verfügung. Dabei wird die Zeitdauer ermittelt, bis wann die durch die Investition erzielten Betriebskosteneinsparungen die Investitionskosten abdecken.
5.1 Amortisationsrechnung
Für gebäudetechnische Investitionsbewertungen wird üblicherweise das Amortisations- rechenverfahren angewendet.
Bei der statischen Amortisationsrechnung wird die Amortisationszeit einer Investition nach Gleichung (5.1) bestimmt und kann zur ersten überschlägigen Wirtschaftlichkeitsüberprüf- ung dienen.
,௦௧௧ =
(5.1)
,௦௧௧ Statische Amortisationszeit in [a]
Investitionsbetrag in [€]
Jährliche Rückflüsse in [€]
Die dynamische Amortisationsrechnung berücksichtigt gegenüber dem statischen Verfahren auch die interne Kapitalverzinsung. Sie liefert genauere Ergebnisse und wird daher bevorzugt angewendet. Die dynamische Amortisationszeit wird nach Gleichung (5.2) ermittelt.
(Wollenberg, 2004)
tA,dyn = log ( – . ) / ( – / 1 . ) / log (1 + Z ) (5.2) tA,dyn Dynamische Amortisationszeit in [a]
E Jährliche Rückflüsse in [€]
R Restwert in [€]
Z Interne Verzinsung in [% / 100]
I Investitionsbetrag in [€]
Zum dynamischen Amortisationsrechenverfahren ist kritisch anzumerken, dass die (zu er- wartenden) jährlichen Rückflüsse ebenso wie die interne Verzinsung nur Annahmen dar- stellen und von der Realität erheblich abweichen können. Dennoch ist dieses Verfahren aufgrund seiner einfachen Anwendbarkeit weit verbreitet und liefert insbesondere bei kurzen Amortisationszeiten meist ausreichend genaue Ergebnisse.
Bei gebäudetechnischen Anlagen, speziell bei Lüftungsanlagen, wird üblicherweise eine 15- jährige Nutzungsdauer angenommen. Bei Amortisationszeiten bis zu 3 Jahren weisen solche Investitionen in Energieeffizienzmaßnahmen sehr hohe Renditen des investierten Kapitals
auf, womit auch eine sehr hohe Wirtschaftlichkeit einhergeht (vgl. Tabelle 2). (Bayerisches Landesamt für Umwelt, 2009)
Tabelle 2: Interne Verzinsung von investiertem Kapital in Abhängigkeit von der Amortisationszeit bei 15-jähriger Anlagennutzungsdauer
(Bayerisches Landesamt für Umwelt, 2009)
Eine möglichst kurze Amortisationsdauer ist nicht nur wegen der dann hohen internen Kapitalverzinsung anzustreben, sondern weil oft Unsicherheiten darüber bestehen, wie lange das Unternehmen noch weitergeführt wird.
5.2 Förderungen
Zur Förderung von betrieblichen Energiesparmaßnahmen werden vom Bund finanzielle Mittel zur Verfügung gestellt. Die gewährten finanziellen Zuschüsse stellen Anreizsysteme bei freiwilligen betrieblichen Investitionen für Energieeffizienzmaßnahmen dar (siehe Tabelle 3). Durch die staatlichen Investitionszuschüsse reduziert sich der benötigte Investi- tionskapitalbedarf des Unternehmens, womit sich auch die Amortisationszeiten verkürzen.
Die staatlichen Förderprogramme werden von der Kommunalkredit Public Consulting GmbH (KPC) abgewickelt. Eine Grundvoraussetzung zur Gewährung der Förderung ist eine min- destens dreijährige Amortisationsdauer. (KPC, 2016)
Tabelle 3: Förderungen von betrieblichen Energiesparmaßnahmen (KPC, 2016)
WRG bei Kälte- und Lüftungsanlagen < 100
kWtherm
Andere WRG Sonstige
Energiesparmaßnahmen (z.B. energieeffiziente
Regelungssysteme) Zeitpunkt der
Antragstellung
Nach Umsetzung der Maßnahme, spätestens
jedoch 6 Monate nach Rechnungslegung
Vor Bestellung der Anlage
Vor Bestellung der Anlage
Mindestinvestition [€] Keine 5.000 10.000
Mindest-CO2-Ein- sparung pro Jahr [to/a]
Keine 4 4
Förderungsbasis Förderungsfähige Kosten der Umweltinvestition [z.B.
Wärmetauscher, Steuerungselektronik,
Planung, Montage]
Investitionsmehrkosten für die
Umweltinvestition
Investitionsmehrkosten für die
Umweltinvestition
Förderungssatz Bis 30 kWtherm: 100 €/kWtherm
31 – 99 kWtherm: 80 €/kWtherm
30 % der Förderungsbasis
30 % der Förderungsbasis
Maximale Förderung 30 % der förderungsfähigen Kosten
450 € pro eingesparter Tonne CO2
450 € pro eingesparter Tonne CO2
Weitere Informationen zu den Förderprogrammen bei betrieblichen Energiesparmaß- nahmen sind bei der KPC erhältlich. (KPC, 2016)
5.3 Übertragung von Energieeinsparungsmaßnahmen
Energielieferanten, deren Energieabsatz an österreichische Endkunden mehr als 25 GWh pro Kalenderjahr beträgt, sind nach § 10 EEffG (2014) verpflichtet, in den Jahren von 2016 bis 2020 Energieeffizienzmaßnahmen von jeweils mindestens 0,6 % des letztjährigen Energie- absatzes nachzuweisen. Bei Nichterfüllung dieser Verpflichtung sind von den Energieliefe- ranten Ausgleichszahlungen von 0,20 €/kWh zu leisten. Die Energieeinsparungen können bei den verpflichteten Energielieferanten selbst oder bei deren Kunden erfolgen, aber auch zugekauft werden. Als Folge hat sich ein Handel mit der Übertragung von Energieein- sparmaßnahmen entwickelt, wobei sich die aktuellen Marktpreise zwischen 0,04 €/kWh und 0,07 €/kWh bewegen. Aufgrund des volatilen Marktes ist jedoch mit erheblichen Preis- schwankungen zu rechnen, was zu Unsicherheiten bei investierenden Unternehmen führt.
(EIW, 2015)
Auch Gastronomieunternehmen können ihre Energieeinsparungen an Energielieferanten übertragen bzw. verkaufen. Es ist dabei jedoch zu berücksichtigen, dass dies nur bei nicht durch die öffentliche Hand geförderten Energieeffizienzmaßnahmen gestattet ist.
Durch die erzielten Verkaufserlöse reduziert sich der benötigte Investitionskapitalbedarf des Unternehmens, womit sich auch die Amortisationszeiten verkürzen.
6 Technische Grundlagen
6.1 Planung und Auslegung von RLT-Anlagen 6.1.1 Integraler Planungsansatz
Die Einbindung des gebäudetechnischen Fachplaners ist bereits in der frühen Entwurfsphase eines Gebäudes für einen späteren energieeffizienten Anlagenbetrieb wichtig. Dabei sind gemeinsam mit dem Architekten und dem Bauherrn bzw. den Nutzern Zielwerte für den Primärenergiebedarf des Gebäudes festzulegen. (Luft, 2009)
Die raumlufttechnische Planung ist nicht isoliert zu sehen, sondern als integraler Bestandteil der Gebäudeplanung. Wechselwirkungen bestehen besonders zur Bauphysik, wobei auf eine kompakte Bauweise und sehr guten baulichen Wärmeschutz, Luftdichtheit sowie auf effi- ziente Beschattungseinrichtungen an den Fenstern zur Minimierung der sommerlichen Über- hitzung zu achten ist. Es sind die inneren Wärmelasten durch ein energieeffizientes Beleuch- tungskonzept sowie durch energieeffiziente Geräteausstattung zu minimieren. Durch die Verwendung emissionsarmer Baustoffe und Inneneinrichtungen soll die Luftbelastung redu- ziert werden. (ÖNORM EN 13779, 2008)
Ein weiteres Argument für die integrale Planung liegt darin, dass die einzelnen Bestandteile einer RLT-Anlage massiv in die unterschiedlichen Gewerke eines Gebäudes eingreifen. Durch das frühzeitige Zusammenarbeiten der Fachplaner können so Schnittstellenprobleme einfacher erkannt bzw. behoben werden. (Boiting, 2013)
Bereits in der Entwurfsphase ist darauf zu achten, dass für einen ausreichenden Raumbedarf aller Komponenten der RLT-Anlage geachtet wird: Es ist festzulegen, wo die Luftleitungen für Zu- und Abluft verlegt werden und wo die RLT-Zentrale untergebracht ist. Dadurch sollen kleine Luftkanalquerschnitte mit hohen Strömungsgeschwindigkeiten vermieden werden sowie Leitungskrümmungen durch Richtungsänderungen minimiert werden. Dadurch können die Druckverluste im Leitungssystem reduziert werden und folglich auch der Energie- verbrauch durch die Ventilatoren. (Luft, 2009)
Auch die Wahl des Heizungssystems darf nicht getrennt von der raumlufttechnischen Pla- nung gesehen werden, da auch hier Wechselwirkungen bestehen. Wassergebundene Hei- zungssysteme haben gegenüber luftgebundenen Systemen den Vorteil, dass die Energie- effizienz des Wärmetransports mittels Wasser gegenüber Luft wesentlich größer ist. (Boiting, 2013)
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der wassergebundenen Wärme- bzw. Kälteverteilung liegt im geringeren Raumbedarf. Wasserleitungen benötigen gegenüber Luftleitungen nur etwa 2 % des Raumvolumens für denselben Wärmetransport. (Bauer et al., 2013)
Wassergebundene Heizungssysteme sind energetisch dort zu bevorzugen, wo geringe Last- schwankungen auftreten (z.B. Bürogebäude, Gastronomiebetriebe). Luftgebundene Hei- zungssysteme haben hingegen dort ihre Vorteile, wo ein schnell reagierendes Heizungs- bzw.
Kühlsystem gefordert ist und wo die Heiz- bzw. Kühldauer nur kurz ist (z.B. Sporthallen).
Im Allgemeinen ist für Gastronomieunternehmen eine Kombination von luft- und wasser- führenden Systemen am geeignetsten, da hier neben der energieeffizienten Heizung und Kühlung auch eine effiziente Belüftung und Be- oder Entfeuchtung gewährleistet ist.
6.1.2 Bestimmung der Zu- und Abluftvolumenströme
Die zu transportierenden Luftvolumenströme sind ein entscheidender Faktor für den Ener- giebedarf von Lüftungsanlagen. Daher gilt die Forderung nach möglichst niedrigen Volumen- strömen, jedoch unter Einhaltung der vorgeschriebenen Mindestvolumenströme.
Für die Auslegung von RLT-Anlagen sind bei Gastronomiebetrieben zwei Normen maßgeblich – die ÖNORM H 6030 (2006) für den Küchenbereich und die ÖNORM EN 13779 (2008) für alle weiteren Räume, insbesondere die Gasträume.
Für Gastronomiebetriebe mit Küchen über 2.000 m3/h Nenn-Zuluftvolumenstrom ist laut ÖNORM H 6030 (2006) eine eigene mechanische Zulufteinbringung in die Küche erforderlich, wobei die Zuluft ausnahmslos nur aufbereitete Außenluft sein darf.
Für die Gasträume ist ebenfalls eine eigene mechanische Zulufteinbringung notwendig, hier gelten die Bestimmungen der ÖNORM EN 13779 (2008) betreffend die Gewährleistung des hygienischen Luftwechsels.
Gastronomiebetriebe benötigen daher im Allgemeinen zwei getrennte RLT-Anlagen, wobei ein ungestörter Parallellauf der beiden Anlagen sicherzustellen ist. Nur bis zu 10 % des Küchen-Abluftvolumenstroms dürfen über ständig offene Verbindungen von den Nichtrau- cher-Gasträumen überströmen. Lediglich bei Gastronomiebetrieben mit Kleinküchen mit Nenn-Zuluftvolumenströmen bis 2.000 m3/h ist eine RLT-Anlage ausreichend, wobei die Zuluft für die Küche aus den Nichtraucher-Gasträumen nachströmt. (ÖNORM H 6030, 2006)
6.1.2.1 Erforderlicher Zuluftvolumenstrom für Küchen
Die Bestimmung des erforderlichen Zuluftvolumenstroms in Küchen hat nach ÖNORM H 6030 (2006) zu erfolgen. Der Zuluftvolumenstrom, der aus dem größeren Zuluftmassenstrom ṁZul,sen oder ṁZul,lat ermittelt wird,berechnet sich nach (6.1):
௨= ௨
ƍ௨
(6.1)
௨ Zuluftvolumenstrom in [m3/s]
௨ Zuluftmassenstrom in [kg/s]
ƍ௨ Dichte der Zuluft in [kg/m3]
Der Zuluftmassenstrom, berechnet nach der sensiblen Last, wird nach (6.2) ermittelt:
ṁZul,sen = fg. ΦH, sen .∑ୀଵ ( Pj. WAGsen ) / ( cp,L . ( tRl – tZul )) (6.2) ṁZul,sen Zuluftmassenstrom zur Abführung der sensiblen Wärme in [kg/s]
fg Gleichzeitigkeitsfaktor [-] (vgl. Tabelle 4)
ΦH, sen Raumbelastungsgrad für sensible Wärme (vgl. Tabelle 5) Pj Anschlußleistung des Küchengeräts in [KW]
WAGsen sensibler Wärmeabgabegrad des Küchengeräts lt. Hersteller in [W/kW]
cp,L spezifische Wärmekapazität der Luft in [J/(kg . K)]
tRl Raumlufttemperatur in [°C]
tZul Zulufttemperatur in [°C]
Der Zuluftmassenstrom, berechnet nach der latenten Last (Dampfabgabe durch Küchen- geräte), wird nach (6.3) bestimmt:
ṁZul,lat = fg. ΦH, lat .∑ୀଵ ( Pj. ṁK,vap ) / ( cp,L . ( xRaum – xZul )) (6.3) ṁZul,lat Zuluftmassenstrom zur Abführung der latenten Wärme in [kg/s]
ΦH, lat Raumbelastungsgrad für latente Wärme (vgl. Tabelle 5)
ṁK,vap abzuführender Dampfmassenstrom für jedes Gerät in [g/(s.kW)]
xRaum absolute Luftfeuchte der Raumluft in [g/kg]
xZul absolute Luftfeuchte der Zuluft in [g/kg]
Tabelle 4: Gleichzeitigkeitsfaktoren fg in Abhängigkeit von Küchenart und Nutzung (ÖNORM H 6030, 2006)
Tabelle 5: Raumbelastungsgrade ΦH,sen undΦH,lat (ÖNORM H 6030, 2006)
Der Raumbelastungsgrad ΦH ist ein Abminderungsfaktor, der die Wirksamkeit der sensiblen und latenten Wärmeabfuhr durch verschiedene Lüftungssysteme berücksichtigt. Anwen- dungsbeispiele dazu finden sich in Anhang C der ÖNORM H 6030 (2006).
6.1.2.2 Erforderlicher Nenn-Außenluftvolumenstrom in Gast- räumen
Zur Ermittlung des Nenn-Außenluftvolumenstroms ist die maximale Personenbelegung des Raums (das sind i.d.R. die Anzahl der Sitzplätze) maßgeblich und ob im Raum das Rauchen gestattet ist. Zunächst ist die angestrebte Raumluftqualitäts-Klasse (IDA 1 bis IDA 4) für das Nutzungsobjekt festzulegen – siehe Tabelle 6.
Tabelle 6: Klassifizierung der Raumluftqualität IDA (ÖNORM EN 13779, 2008)
Die Raumluftqualitäts-Klassen werden dabei durch unterschiedliche Verfahren bestimmt:
• Klassifizierung nach der CO2-Konzentration;
• Indirekte Klassifizierung durch den Außenluftvolumenstrom je Person;
• Indirekte Klassifizierung durch den Luftvolumenstrom je Bodenfläche;
• Klassifizierung nach Konzentrationen bestimmter Verunreinigungen.
Die ersten beiden Verfahren sind laut ÖNORM EN 13779 (2008) für die Klassifizierung von Aufenthaltsräumen von Personen und somit für Gasträume geeignet, während die beiden anderen Verfahren für andere Raumnutzungen eine Klassifizierung der Raumluftqualität ermöglichen.
6.1.2.2.1 Klassifizierung nach der CO2-Konzentration
Dieses Verfahren hat sich für Aufenthaltsräume etabliert, in denen Rauchen nicht erlaubt ist und Luftverunreinigungen hauptsächlich durch den menschlichen Stoffwechsel verursacht werden. Tabelle 7 zeigt die Standardwerte für die nach der CO2-Konzentration klassifizierte Raumluft.
Tabelle 7: CO2-Konzentration der Raumluft-Klassen IDA 1 bis IDA 4 (ÖNORM EN 13779, 2008)
6.1.2.2.2 Indirekte Klassifizierung durch den Außenluftvolumenstrom je Person
Dieses Verfahren ist für Räume geeignet, die üblicherweise dem Aufenthalt von Personen dienen und wo das Rauchen erlaubt ist. Die Bestimmung des Außenluftvolumenstroms in Abhängigkeit von der Personenanzahl im Raum ergibt sich aus (6.4):
AUL = n . AUL,min (6.4)
AUL Außenluftvolumenstrom in [m3/h]
n Anzahl der Personen im Raum in [Personenzahl]
AUL,min Außenluftvolumenstrom je Person in [m3/h]
In Tabelle 8 der ÖNORM EN 13779 (2008) sind die Außenluftvolumenströme je Person bei den verschiedenen Raumklassen (IDA 1 – IDA 4) angegeben. Die Werte gelten dabei für met (Metabolic Rate) = 1,2 was einer geringen körperlichen Tätigkeit entspricht. Der erforder- liche Außenluftvolumenstrom muss in Raucherbereichen doppelt so hoch sein wie in Nicht- raucherbereichen.
Tabelle 8: Außenluftvolumenströme pro Person bei met = 1,2 (ÖNORM EN 13779, 2008)
Mittels CO2-Bilanzierung für einen Raum können die Werte aus Tabelle 7 überprüft werden:
KCO2,Aul.
௨+ ைଶ = ைଶ, . (6.5)
KCO2,Aul CO2-Konzentration der Außenluft (bei guter Luftqualität: ≈ 400) in [ppm]
௨ Außenluftvolumenstrom pro Person in [m3/(h.Person]
ைଶ CO2-Volumenstrom, von einer Person emittiert, in [m3/(h.Person)]
ைଶ,CO2-Konzentration der Abluft (Sollwert: 1.000) in [ppm]
Abluftvolumenstrom in [m3/h]
ைଶ = 0,017 . met (6.6)
met Metabolic Rate [-] (bei sitzender Tätigkeit: met = 1,2)
Unter der Annahme, dass ௨ = , gilt daher:
௨= CO2 / ((KCO2,Abl - KCO2,Aul). 10 -6 (6.7)
௨ = 0,017 . 1,2 / ((1.000 – 400) . 10 -6 = 34 m3/(h . Person) = 9,4 l/(s . Person) Um eine CO2-Konzentration von 1.000 ppm in einem Raum sicherzustellen, bedarf es eines Außenluftvolumenstroms von 9,4 l/(s.Person) im Nichtraucherbereich. Dieser Wert ent- spricht laut Tabelle 8 der Raumluftklasse IDA 3.
Der für Wien von Gewerbebehörde und Arbeitsinspektorat vorgeschriebene Mindest- Außenluftvolumenstrom von 35 m3/(h.Person) (vgl. Kapitel 4.4) liegt knapp über dem nach (6.7) errechneten Wert und entspricht ebenfalls IDA 3.
6.1.3 Ablufteinrichtungen
In der Gastronomie ist durch geeignete Ablufteinrichtungen in Küchen und Toilettenräumen sicherzustellen, dass Schadstoffe und Geruchstoffe abtransportiert werden.
6.1.3.1 Ablufteinrichtungen in Küchen
Insbesondere bei Koch-, Grill- und Bratprozessen entstehen gesundheitsschädliche Gase, Dämpfe und Aerosole, welche aus der Raumluft ebenso rasch abgeführt werden müssen wie Geruchsstoffe, Wärme- und Feuchtelasten. Dabei sind laut ÖNORM H 6030 (2006) folgende Planungsgrundsätze einzuhalten:
• Mittlere Raumluftgeschwindigkeit im Aufenthaltsbereich: ≤ 0,30 m/s;
• Mittlere Raumluftgeschwindigkeit bis 1 m Umkreis zu Küchengeräten: ≤ 0,50 m/s;
• Ausblasgeschwindigkeit der Fortluft am Ausblasquerschnitt: ≥ 7 m/s;
• Der Abluftvolumenstrom darf höchstens 10 % größer als der Zuluftvolumenstrom sein;
• Abgase von Küchengeräten mit Temperaturen über 200 °C sind getrennt von den Abluft- und Fortluftanlagen ins Freie zu führen;
• Bei variablem Volumenstrom:
o Der Zu- und Abluftvolumenstrom darf während der Vorbereitungszeit bis auf 50 % des Auslegungswertes reduziert werden;
o Bei Inbetriebnahme der Wärme abgebenden Koch- und Backgeräte ist der Zu- und Abluftvolumenstrom zu 100 % des Auslegungswertes zu betreiben.
Die Ablufterfassung kann durch Küchenablufthauben oder durch Küchenabluftdecken erfol- gen.
6.1.3.1.1 Küchenablufthauben
Küchenablufthauben (siehe Abbildung 1) sind oberhalb der Garstellen anzuordnen und mit einem Haubenüberstand von 0,2 m bei einer Höhe von 2,1 m über Fußboden auszuführen.
Bei größeren Montagehöhen oder bei Gargeräten mit Türöffnungen sind größere Über- stände zu wählen. (VDI 2052, 2006)
Dadurch soll eine hohe Effektivität der Erfassungseinrichtungen sichergestellt werden.
Weitere Einflussgrößen auf die Effektivität haben neben der konstruktiven Gestaltung der Haubenelemente insbesondere auch auftretende Querströmungen im Raum, welche daher möglichst gering sein sollen.
Abbildung 1: Küchenablufthaube (Tempo, 2016)
6.1.3.1.2 Küchenabluftdecken
Küchenabluftdecken dienen der großflächigen Absaugung
Abbildung
Besonders wichtig ist hier die Art der Zuluftzuführung: Bei Mischl
die freigesetzten Stoffe gleichförmig im Raum verteilt, der Austrag erfolgt fast zur Gän durch Verdünnungseffekte (siehe
Abbildung
Küchenabluftdecken
dienen der großflächigen Absaugung (siehe Abbildung 2).
Abbildung 2: Küchenabluftdecke (GIF Activevent, 2016)
ders wichtig ist hier die Art der Zuluftzuführung: Bei Mischlüftungssystemen werden gesetzten Stoffe gleichförmig im Raum verteilt, der Austrag erfolgt fast zur Gän durch Verdünnungseffekte (siehe Abbildung 3).
Abbildung 3: Mischlüftung (Recknagel et al., 2014) (siehe Abbildung 2).
2016)
üftungssystemen werden gesetzten Stoffe gleichförmig im Raum verteilt, der Austrag erfolgt fast zur Gänze
Wesentlich günstiger ist hingegen die Quelllüftung (Schichtströmung) – siehe Abbildung 4.
Bei dieser Art der Luftzuführung wird die Raumluftströmung nicht vom Luftauslass bestimmt, sondern durch die Thermikströmungen der Kocheinrichtungen, mit der die erwärmte und mit Schadstoffen angereicherte Luft nach oben gefördert wird. (Recknagel et al., 2014)
Abbildung 4: Quelllüftung (Recknagel et al., 2014) 6.1.3.1.3 Küchen-Abluftbehandlung
Eine effiziente Abluftreinigung hat neben der Reduzierung hoher Brandlasten und von Geruchsbelästigungen auch energetische Vorteile. Das Abluftleitungssystem wird sauber gehalten, womit größere Rohrreibungswiderstände und damit höhere Druckdifferenzen für den Abluftventilator vermieden werden. Die im Thermikluftstrom (vgl. Abbildung 5) mitge- führten Aerosole und Geruchsstoffe sind durch folgende Einrichtungen abzuscheiden:
Abbildung 5: Thermikluftstrom (VDI 2052, 2006)
• Prallabscheider:
Mindestanforderung an Prallabscheider (siehe Abbildung 6) ist ein Abscheidegrad der Klasse A (vgl. Tabelle 9). Für das gesamte Abluftsystem gilt jedoch als Mindest- anforderung die Klasse B, wobei dieser Abscheidegrad auch durch mehrstufige Filter erreicht werden kann. Der Abscheidegrad ist abhängig vom Abluftvolumenstrom. Die Größe der einzelnen Prallabscheider-Elemente sollte 50 x 50 cm nicht überschreiten, um eine Reinigung im Geschirrspüler zu ermöglichen. (VDI 2052, 2006; ÖNORM H 6030, 2006)
Abbildung 6: Prallabscheider (IFS-Industriefilter, 2016) Tabelle 9: Abscheidegrad von Prallabscheidern (VDI 2052, 2006)
• Rotationsabscheider:
Rotationsabscheider (vgl. Abbildung 7) besitzen eine motorgetriebene rotierende Metallscheibe, auf welche die Aerosole des Thermikluftstroms auftreffen und durch die auftreten-den Zentrifugalkräfte an den Gehäuse-Rand befördert werden, um dann über eine Fettfang-rinne abgeleitet zu werden. Dieses Abscheideverfahren hat einen etwa dreifach besseren Abscheidegrad gegenüber herkömmlichen Prallab- scheidern und ist weitgehend selbstreinigend. Der Abscheidegrad ist außerdem
unabhängig vom Abluftvolumenstrom und der Strömungsgeschwindigkeit. (Troges, 2016a)
Abbildung 7: Rotationsabscheider (Troges, 2016a)
• UV-Abluftbehandlung:
Durch UV-Strahler (vgl. Abbildung 8) werden die Aerosole der Abluft oxidiert, was ein sehr wirkungsvolles Verfahren zur Abluftbehandlung darstellt; (Troges, 2016b)
Abbildung 8: Haubeneinbauelement zur UV-Abluftbehandlung (Troges, 2016b)
• Aktivkohlefilter:
Aktivkohlefilter können als zusätzliche Nachbehandlungsstufe zur Geruchsstoff- Beseitigung vorgesehen werden (siehe Abbildung 9).
Abbildung 9: Aktivkohlefilter für Küchenablufthauben (Franke, 2016)
• Abluft-Filter (siehe Abbildung 10):
Für die Abluftleitung ist ein Filter der Klasse F6 (bei Wärmetauschern Klasse F7) möglichst nahe am Fett-Prallabscheider erforderlich. (ÖNORM H 6030, 2006)
Abbildung 10: Taschenfilter F7 (AS-Luftfilter, 2016)
6.1.3.2 Ablufteinrichtungen in Toilettenräumen
Die Aufgabe der Lüftung besteht hier darin, die Ausbreitung von Gerüchen zu verhindern.
Toilettenräume sind daher unter Unterdruck zu halten.
Dezentrale Entlüfter mit Absaugung direkt in den Toilettenschalen haben eine hohe Energie- effizienz und sind daher vorzuziehen. Nach DIN 18017-3 (2009) wird ein Mindestvolumen- strom pro Toilettensitz von 20 m3/h verlangt, wenn mindestens 12 h pro Tag abgesaugt wird.
Bei Anlagen, die 24 h pro Tag laufen, dürfen die Werte zu Zeiten geringen Luftbedarfs auf die Hälfte reduziert werden.
Aus energetischen Gründen sind bedarfsgesteuerte bzw. -geregelte Ventilatoren zu empfehlen, welche mittels Anwesenheitssensor, VOC-Sensor oder gekoppelt mit Licht- schalter mit 5- bis 10-minütiger Nachlaufzeit geregelt werden.
6.1.4 Luftführungssysteme im Raum
Die Wahl und Anordnung der Zuluftauslässe bestimmen die Raumluftströmungen und sind neben der Größe des Zuluftvolumenstroms verantwortlich für die effiziente Zu- und Abfuhr der thermischen Lasten, der Feuchtelasten und Schadstofflasten, aber auch für den thermi- schen Komfort der Nutzer. Die beiden wichtigsten Luftführungssysteme - Mischlüftung und Quelllüftung - werden hinsichtlich Funktion und Energieeffizienz erläutert und miteinander verglichen.
6.1.4.1 Mischlüftung
Bei der turbulenten Mischlüftung (vgl. Abbildung 3) entsteht die Raumluftströmung durch den hohen Eintrittsimpuls der Zuluft mit Austrittsgeschwindigkeiten bis 5 m/s. Dabei kommen Drall- und Schlitzdurchlässe mit hoher Induktionswirkung zum Einsatz, welche einen großen Teil des Raumluftvolumens induzieren bzw. in Bewegung versetzen. Aufgrund der Induktionswirkung vermischt sich die Zuluft sehr rasch mit der Raumluft, wodurch Tem- peratur, und Konzentrationsunterschiede in der Raumluft weitgehend ausgeglichen werden.
Energetische Bewertung der Mischlüftung:
Bei der Mischlüftung entstehen im Heizfall durch den thermischen Auftrieb oft Temperatur- schichtungen mit deutlich höheren Raumtemperaturen in den oberen Raumhöhen, also oberhalb des nutzbaren Aufenthaltsbereichs, was energetisch unerwünscht ist. Bei größeren Raumhöhen ab 3,5 m sollten daher motorverstellbare Luftauslässe verwendet werden, die durch ein gezieltes, stark vertikales Einblasen der Zuluft der sonst starken vertikalen Tempe- raturschichtung entgegenwirken. (Boiting, 2009)
6.1.4.2 Quelllüftung
Bei der Quelllüftung (vgl. Abbildung 4) wird die Zuluft mit geringer Untertemperatur (2 bis 5 K) und mit geringer Geschwindigkeit bis maximal 0,5 m/s bodennah, jedoch mindestens 0,3 m über Fußbodenniveau, dem Raum zugeführt. (ÖNORM H 6030, 2006)
Die Zuluft verteilt sich im Bodenbereich und bildet einen Frischluftsee. Durch Wärmequellen im Raum, insbesondere durch Personen, entsteht rund um die Person eine nach oben gerichtete Konvektionsströmung, die Luft aus dem Frischluftsee aufwärts Richtung Decke transportiert. Dadurch verschafft sich jede Person ihren eigenen Frischluftschleier und es entstehen deutliche Temperaturschichtungen im Raum.
Bei der Quelllüftung können wesentlich bessere Raumluftqualitäten im Aufenthaltsbereich erzielt werden als bei der Mischlüftung. Begrenzende Faktoren bei der Quelllüftung sind der Heizfall und die maximal aus dem Raum abführbaren thermischen Lasten im Kühlfall. Im Heizfall steigt die warme Zuluft impulsarm aus dem Zuluftauslass kommend unmittelbar zur Raumdecke auf und wird dann über den Abluftauslass abgesaugt. Durch diesen Kurzschluss wird die Aufenthaltszone nur unzureichend erwärmt. Daher ist die Quelllüftung zur Erwärmung von Räumen nur begrenzt geeignet. Im Kühlfall entstehen durch thermische Fall- strömung im Nahebereich der Quellluftauslässe bis ca. 1,5 m Abstand unangenehme Zug- erscheinungen im Fußbereich. (Boiting, 2009)
Energetische Bewertung der Quelllüftung:
Die Quelllüftung kann im Kühlfall mit höheren Zulufttemperaturen als die Mischlüftung betrieben werden. Dadurch kann die Kältemaschine für die Kühlwassererzeugung in einem energetisch deutlich günstigeren Betriebszustand gefahren werden. Außerdem ist bei der Quelllüftung infolge der höheren Zulufttemperaturen eine längere Ausnutzung der Außen- luftzustände für die freie Kühlung möglich. (Boiting, 2009)
6.1.5 Freie Kühlung
Bei der freien Kühlung (Free Cooling) werden Räume ohne den Betrieb einer kältetechni- schen Anlage gekühlt. In der Nacht sinkt die Außenlufttemperatur unter die Raumtempera- tur ab und wird zur Kühlung über die Lüftungsanlage in die Räume geleitet. Es handelt sich dabei um eine energieeffiziente Methode der Raumkühlung, welche auch in Gastronomie- betrieben aufgrund des Einsparpotenzials vermehrt genutzt werden sollte.
6.1.6 Bauarten von RLT-Anlagen
RLT-Anlagen werden je nach Standort der Luftaufbereitung in zentrale und dezentrale Anlagen unterschieden. Außerdem können Anlagen je nach dem Transportmedium für den Wärme-/ Kältetransport in wassergebundene oder luftgebundene Systeme eingeteilt werden. Zudem gibt es Kombinationsformen. Die Vorteile von wassergebundenen Systemen wurden bereits in Kapitel 6.1.1 erörtert.
Bei zentralen Anlagen befindet sich das Luftbereitungsgerät in einem zentralen Technik- raum, von wo über ein Zu- und Abluftleitungsnetz das gesamte Gebäude versorgt wird.
Bei dezentralen Anlagen ist das Luftbereitungsgerät im jeweiligen Raumverband, welcher versorgt werden soll, installiert. Diese Geräte sind durch ihre kompakte Bauweise besonders für die Sanierung oder für die Nachrüstung im Altbau geeignet. (Bauer et al., 2013)
Der energetische Vorteil dezentraler Anlagen besteht darin, dass das Luftleitungsnetz wesentlich kürzer ist als bei Zentralgeräten und dadurch geringere Druckverluste entstehen.
In Gastronomiebetrieben sind (meist dezentrale) Kompaktlüftungsanlagen weit verbreitet.
Bei Kompaktlüftungsgeräten sind die einzelnen Bestandteile einer Lüftungszentrale wie Zu- und Abluftventilator, Luftfilter, Heizregister, Wärmerückgewinnungseinrichtungen, Schall- dämpfer sowie Steuerungs- und Regelungseinrichtungen bereits werksseitig in einem kompakten Gehäuse montiert. Diese Geräte haben eine Reihe von Vorteilen:
• Die einzelnen Bauelemente sind gut aufeinander abgestimmt - dadurch wird eine hohe Energieeffizienz möglich;
• Es handelt sich um Systemlösungen, welche je nach Bedarf einfach um zusätzliche Funktionen erweitert werden können;
• Aktuelle Geräte sind bereits standardmäßig mit Reglern ausgestattet, die einen volumenvariablen Anlagenbetrieb ermöglichen;
• Die Geräte haben kompakte Abmessungen, was bei den oft beengten Platzverhält- nissen in Gastronomiebetrieben ein entscheidender Vorteil ist;
• Eine schnelle und einfache Montage wird ermöglicht;
• Die Anlagen-Gesamtkosten sind einfacher kalkulierbar.
Im Anhang 12.3 sind die Leistungsdaten und Listenpreise aktueller Kompaktlüftungsgeräte eines österreichischen Herstellers angeführt.
6.2 Aufbau und Komponenten von RLT-Anlagen
Die wesentlichen Bauteile einer RLT-Anlage sind die Ventilatoren für Zu- und Abluft, welche i.d.R. den Hauptteil des Energieverbrauchs ausmachen, der Lufterwärmer, Luftkühler, Luft- befeuchter, Wärmetauscher, die Luftfilter, Schalldämpfer, das Luftleitungssystem bestehend aus Rohrleitungen, Brandschutzklappen und Volumenstromreglern, Außenluftansaugung, Zu-, Ab- und Fortluftauslässe sowie die Anlagen-Regelung.
Abbildung 11 zeigt den schematischen Aufbau einer RLT-Anlage mit den wichtigsten Kompo- nenten.
Abbildung 11: Aufbau einer RLT-Anlage (Blümel, 2012)
6.2.1 Ventilatoren
Ventilatoren für den Zu- und Ablufttransport bilden das Herzstück einer RLT-Anlage und sind i.d.R. für den Hauptteil des Energieverbrauchs einer RLT-Anlage verantwortlich.
Ventilatoren lassen sich nach Blümel (2012) einteilen in:
• Axialventilatoren (für große Luftmengen mit geringen Druckdifferenzen Δp);
• Radialventilatoren:
o Mit vorwärts gekrümmten Schaufeln: Diese werden aufgrund ihres
Betriebsverhaltens in Anlagen mit größeren Volumenstromschwankungen, aber relativ konstantem Druckabfall eingesetzt;
o Mit rückwärts gekrümmten Schaufeln: Diese werden bei Anlagen mit größe- ren Druckschwankungen und vorzugsweise in Klimazentralen eingesetzt;
Zusätzlich wird unterschieden in
• Ventilatoren mit Riemenantrieb (Motor und Ventilatorrad getrennt, aber trotzdem alle Teile im Luftstrom);
• Ventilatoren mit Direktantrieb („freilaufende Räder“).
6.2.1.1 Auswahlkriterien von Ventilatoren
Aus Energieeffizienzgründen sind Ventilatoren mit hohem Wirkungsgrad vorzuziehen. (Kuh 2009) nennt folgende Vor- und Nachteile von Radialventilatoren gegenüber Axial- ventilatoren:
Vorteile:
• Kleinere Abrissgebiete im Kennfeld;
• Geringere Geräuschentwicklung;
• Leichtere Motorauswechslung bei Direktantrieben, außer bei Flanschmotor;
• Einfachere Leistungsanpassung, falls nicht Riemenantrieb oder Schaufelverstellung;
• Keine genaue Berechnung der Widerstände (Netzkennlinie) und Auswahl des Ventila- tors notwendig.
Nachteile:
• Größerer Raumbedarf;
• Höhere Anschaffungskosten;
• Keine Regelung durch Schaufelverstellung während des Laufens möglich.
6.2.1.2 Berechnungsmethoden
Der Leistungsbedarf von Radial- und Axialventilatoren lässt sich wie folgt bestimmen:
Leistungsbedarf bei Radialventilatoren:
Die Antriebsleistung des Ventilators sowie die elektrische Motorleistung ermitteln sich nach (6.8) bis (6.11):
Antriebsleistung PL (Wellenleistung) des Ventilators:
=
∆௧ (6.8)
Elektrische Motorleistung:
ெ = ௧
∆௧
(6.9)
Antriebsleistung (Wellenleistung) des Ventilators in [W]
ெ Elektrische Motorleistung in [W]
Volumenstrom in [m3/h]
∆௧ Gesamtdruckverlust in [Pa]
௧ Gesamtwirkungsgrad [-]
Ventilatorwirkungsgrad [-]
∆௧= ௦௧௧ + ௗ௬ (6.10)
