Donnerstag ist Techniktag. Heute geht es um natürliche Druckunterschiede für die Lüftung von Produktionshallen. Dort kann freie Lüftung eine energiesparende Alternative zur mechanischen Belüftung sein. Wo die Grenzen liegen und wie sich das Beste aus zwei Welten kombinieren lässt, wird inklusive Herleitung der Auslegungsschritte zur freien Lüftung und praxisnahem Rechenbeispiel erläutert.
Die Abfuhr von Wärme aus einer Halle erfordert die Förderung eines Luftstroms. Das kann über ein RLT-Gerät erfolgen, oder unter Nutzung natürlicher Druckunterschiede – also durch freie Lüftung. Natürliche Druckunterschiede stellen sich ein durch Wärmefreisetzungen in der Halle, die zu unterschiedlichen Temperaturen und damit unterschiedlichen Luftdichten zwischen drinnen und draußen führen. Ihre Wirkung ist umso stärker, je größer der Druckunterschied ausfällt. Bei tiefen Außentemperaturen und hohen Wärmefreisetzungen im Inneren einer Halle stellen sich also große Druckunterschiede ein. Dagegen können hohe Außentemperaturen den Druckunterschied bis auf null reduzieren, sodass dass die freie Lüftung Wärme nur unzureichend oder gar nicht abführen kann. Diese Schwankungen schließen die Anwendung freier Lüftung aus, wenn Arbeitsplatzgrenzwerte, vorgegebene Schadstoffkonzentrationen oder Temperaturen einzuhalten sind.
Neben Temperatur- und Dichteunterschieden beeinflusst Wind die Wirkung der freien Lüftung. In der Regel ist das ein positiver Effekt, der jedoch bei großen Windstärken ein Vielfaches des thermischen Auftriebs erreichen kann und mit regelbaren Zu- und Abluftöffnungen begrenzbar sein muss. Einschränkungen ergeben sich weiterhin aus den geringen Druckunterschieden von 5 bis 10 Pa in Produktionshallen gegenüber außen. Zudem beschränkt auch die Hallengeometrie die Einsatzmöglichkeiten freier Lüftung. Denn die Eindringtiefe des Zuluftstroms in die Halle ist abhängig von der Anordnung und Größe der Wärmquellen.
Freie Lüftung zeigt sich damit als Nischenanwendung. Die Nische lässt sich allerdings durch Hybrid-Systeme vergrößern, bei denen die freie Lüftung in ihrem Wirkungsbereich energiesparend die Lüftungsaufgabe übernimmt und mechanische Lüftung dann eingreift, wenn freie Lüftung an ihre Funktionsgrenzen gelangt. Die Auslegung eines solchen Hybrid-Systems inklusive Herleitung der Berechnungsschritte wird ausführlich in cci Wissensportal erläutert und anhand eines Rechenbeispiels auf die Praxis angewendet (siehe cci304036).
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