Wie hoch sollte die Luftgeschwindigkeit im Lüftungskanal gemäß den technischen Normen sein?

Das durch Lüftungssysteme in Wohn- oder Betriebsräumen gewährleistete Raumklima beeinflusst das Wohlbefinden und die Leistungsfähigkeit der Menschen. Für die Schaffung komfortabler Lebensbedingungen wurden Normen entwickelt, die die Luftzusammensetzung festlegen. Stimmen Sie zu: Ein regelmäßiger Luftaustausch ist lebensnotwendig.

Wir erklären Ihnen, wie die Luftgeschwindigkeit im Luftkanal sein sollte. Wir beraten Sie, was zu tun ist, damit der Luftstrom stets frisch bleibt und den Hygieneanforderungen entspricht. Bei uns finden Sie eine ausführliche Beschreibung der Berechnungsmethoden und eine Auflistung der Regeln für die Auswahl des optimalen Luftkanals.

Die zur Information angebotenen Daten stützen sich auf Angaben normativer Nachschlagewerke. Zur praktischen Anwendung der Berechnungsmethoden werden Beispiele angeführt. Der Text wird durch anschauliche Abbildungen und Videos ergänzt, die das Verständnis des komplexen Themas erleichtern.

Bedeutung des Luftaustauschs für den Menschen

Nach Bau- und Hygienevorschriften muss jedes Wohn- oder Produktionsgebäude mit einem Lüftungssystem ausgestattet sein.

Ihr Hauptzweck ist die Aufrechterhaltung des Luftgleichgewichts und die Schaffung eines günstigen Raumklimas für Arbeit und Erholung. Das bedeutet, dass in der Atmosphäre, die die Menschen atmen, kein Überschuss an Wärme, Feuchtigkeit oder Verunreinigungen verschiedener Art vorhanden sein darf.

Störungen in der Organisation des Lüftungssystems führen zur Entwicklung von Infektionskrankheiten und Erkrankungen der Atemwege, zur Schwächung des Immunsystems und zum vorzeitigen Verderb von Lebensmitteln.

In übermäßig feuchter und warmer Umgebung entwickeln sich schnell krankheitserregende Mikroorganismen; an Wänden, Decken und sogar an Möbeln treten Schimmel- und Pilzherde auf.

Lüftungsschema in einem zweistöckigen Einfamilienhaus. Das Lüftungssystem ist mit einer energieeffizienten Zu- und Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung ausgestattet, die es ermöglicht, die Wärme der aus dem Gebäude abgeführten Luft wiederzuverwenden.

Eine der Voraussetzungen für die Aufrechterhaltung eines gesunden Luftgleichgewichts ist die korrekte Planung des Lüftungssystems. Jeder Teil des Luftwechselnetzes muss entsprechend dem Raumvolumen und den Luftmerkmalen ausgewählt werden.

Angenommen, in einer kleinen Wohnung reicht eine gut funktionierende Zu- und Abluftlüftung aus, während in Produktionshallen die Installation von Anlagen für den erzwungenen Luftaustausch obligatorisch ist.

Beim Bau von Häusern, öffentlichen Einrichtungen und Betriebshallen sind folgende Grundsätze zu beachten:

• Jeder Raum muss mit einer Belüftungsanlage ausgestattet werden;
• Die hygienischen Luftparameter sind einzuhalten;
• In Betrieben sind Vorrichtungen zu installieren, die die Luftwechselrate erhöhen und regulieren; in Wohnräumen – Klimaanlagen oder Ventilatoren, falls die Belüftung unzureichend ist;
• In Räumen mit unterschiedlicher Nutzung (z.B. in Krankenzimmern und Operationssälen oder in Büros und Raucherzimmern) müssen verschiedene Systeme installiert werden.

Damit die Belüftung den genannten Bedingungen entspricht, müssen Berechnungen durchgeführt und die Ausrüstung – Luftzufuhrgeräte und Luftkanäle – ausgewählt werden.

Auch bei der Installation einer Lüftungsanlage müssen die Lufteintrittsstellen richtig gewählt werden, um zu verhindern, dass verschmutzte Strömungen wieder in die Räume gelangen.

Bei der Erstellung eines Lüftungsprojekts für ein Privathaus, ein Mehrfamilienhaus oder eine Produktionshalle werden das Luftvolumen berechnet und die Montageorte der Lüftungsgeräte festgelegt: Luftwechselanlagen, Klimaanlagen und Luftkanäle.

Die Effizienz des Luftwechsels hängt von den Abmessungen der Luftkanäle (einschließlich der Hausschächte) ab. Lassen Sie uns ermitteln, welche Normen für die Luftströmungsgeschwindigkeit in der Lüftung in den Hygienevorschriften festgelegt sind.

Regeln zur Bestimmung der Luftgeschwindigkeit

Die Luftbewegungsgeschwindigkeit ist eng mit Begriffen wie Geräuschpegel und Vibrationspegel in der Lüftungsanlage verbunden. Die durch die Kanäle strömende Luft erzeugt ein gewisses Geräusch und einen gewissen Druck, die mit zunehmender Anzahl von Kurven und Biegungen ansteigen.

Je größer der Widerstand in den Rohren, desto niedriger die Luftgeschwindigkeit und desto höher die Ventilatorleistung. Betrachten wir die Normen der begleitenden Faktoren.

Nr. 1 – Hygienische Normen für den Lärmpegel

Die in den SNiP angegebenen Normen betreffen Räume in Wohngebäuden (Ein- und Mehrfamilienhäuser), öffentlichen Gebäuden und Produktionsstätten.

In der untenstehenden Tabelle können Sie die Normen für verschiedene Raumtypen sowie für die an Gebäude angrenzenden Gebiete vergleichen.

Ein Teil der Tabelle aus Nr. 1 SNiP-2-77 aus dem Abschnitt „Lärmschutz“. Die maximal zulässigen Normen für die Nachtzeit sind niedriger als die Tageswerte, und die Normen für angrenzende Gebiete sind höher als für Wohnräume.

Ein Grund für die Erhöhung der akzeptierten Normen kann eine falsch ausgelegte Luftkanalanlage sein.

Die Schalldruckpegel sind in einer anderen Tabelle dargestellt:

Bei der Inbetriebnahme von Lüftungs- oder anderen Geräten, die der Schaffung eines angenehmen, gesunden Raumklimas dienen, ist nur eine kurzzeitige Überschreitung der angegebenen Lärmparameter zulässig.

Nr. 2 – Vibrationspegel

Die Leistung der Ventilatoren steht in direktem Zusammenhang mit dem Vibrationsniveau.

Die maximale Vibrationsschwelle hängt von mehreren Faktoren ab:

• Abmessungen des Luftkanals;
• Qualität der Dichtungen, die die Vibrationsminderung gewährleisten;
• Material der Rohre;
• Geschwindigkeit des durch die Kanäle strömenden Luftstroms.

Die Normen, die bei der Auswahl von Lüftungsgeräten und bei Berechnungen zu Luftkanälen eingehalten werden sollten, sind in der folgenden Tabelle dargestellt:

Maximal zulässige Werte der lokalen Vibration. Wenn die tatsächlichen Werte bei der Überprüfung über den Normen liegen, wurde die Luftkanalanlage mit technischen Mängeln geplant, die behoben werden müssen, oder die Ventilatorleistung ist zu hoch.

Die Luftgeschwindigkeit in Schächten und Kanälen sollte weder die Vibrationswerte noch die damit verbundenen Schallschwingungsparameter erhöhen.

Nr. 3 – Luftwechselrate

Die Luftreinigung erfolgt durch den Luftwechselprozess, der in natürlichen oder erzwungenen Luftwechsel unterteilt wird.

Im ersten Fall geschieht dies durch Öffnen von Türen, Oberlichtern, Fensterflügeln, Fenstern (und wird als Belüftung bezeichnet) oder einfach durch Infiltration durch Spalten an Stoßstellen von Wänden, Türen und Fenstern, im zweiten Fall mithilfe von Klimaanlagen und Lüftungsgeräten.

Der Luftwechsel in einem Raum, Nebenraum oder einer Werkstatt sollte mehrmals pro Stunde erfolgen, damit der Verschmutzungsgrad der Luftmassen zulässig ist. Die Anzahl der Wechsel ist die Luftwechselrate, eine Größe, die auch zur Bestimmung der Luftgeschwindigkeit in Lüftungskanälen erforderlich ist.

Die Luftwechselrate wird nach folgender Formel berechnet:

N=V/W,

wobei:

• N – Luftwechselrate, pro 1 Stunde;
• V – Volumen der reinen Luft, die den Raum in 1 Stunde füllt, m³/h;
• W – Raumvolumen, m³.

Um zusätzliche Berechnungen zu vermeiden, wurden die durchschnittlichen Luftwechselraten in Tabellen zusammengefasst.

Zum Beispiel eignet sich für Wohnräume die folgende Tabelle der Luftwechselrate:

Laut der Tabelle ist ein häufiger Luftwechsel im Raum erforderlich, wenn eine hohe Luftfeuchtigkeit oder hohe Lufttemperatur vorliegt – zum Beispiel in der Küche oder im Badezimmer. Dementsprechend werden bei unzureichender natürlicher Belüftung in diesen Räumen Geräte mit Zwangsumlauf installiert.

Was passiert, wenn die Normen der Luftwechselrate nicht eingehalten werden oder nur unzureichend eingehalten werden?

Es wird eines von zwei Dingen passieren:

• Luftwechselrate unter dem Normalwert. Frischluft hört auf, verbrauchte Luft zu ersetzen, wodurch die Konzentration von Schadstoffen im Raum zunimmt: Bakterien, Krankheitserreger, gefährliche Gase. Die Menge an Sauerstoff, der für das menschliche Atmungssystem wichtig ist, nimmt ab, während der Kohlendioxidgehalt zunimmt. Die Luftfeuchtigkeit steigt auf ein Maximum, was zu Schimmelbildung führen kann.
• Luftwechselrate über dem Normalwert. Tritt auf, wenn die Luftgeschwindigkeit in den Kanälen die Norm überschreitet. Dies wirkt sich negativ auf die Temperaturregulierung aus: Der Raum heizt sich einfach nicht rechtzeitig auf. Übermäßig trockene Luft führt zu Haut- und Atemwegserkrankungen.

Damit die Luftwechselrate den Hygienestandards entspricht, sollten Lüftungsgeräte installiert, entfernt oder eingestellt werden, und bei Bedarf auch die Luftkanäle ausgetauscht werden.

Algorithmus zur Berechnung der Luftgeschwindigkeit

Unter Berücksichtigung der vorgenannten Bedingungen und technischen Parameter eines bestimmten Raumes können die Eigenschaften des Lüftungssystems bestimmt sowie die Luftgeschwindigkeit in den Rohren berechnet werden.

Es sollte auf die Luftwechselrate zurückgegriffen werden, die für diese Berechnungen der entscheidende Wert ist.

Zur Klärung der Durchflussparameter ist die folgende Tabelle nützlich:

In der Tabelle sind die Abmessungen von Luftkanälen mit rechteckigem Querschnitt dargestellt, d.h. ihre Länge und Breite sind angegeben. Beispielsweise beträgt bei Kanälen von 200 mm x 200 mm und einer Geschwindigkeit von 5 m/s der Luftdurchsatz 720 m³/h.

Um die Berechnungen selbst durchführen zu können, müssen das Raumvolumen und die Norm der Luftwechselrate für einen Raum oder Saal des angegebenen Typs bekannt sein.

Zum Beispiel müssen die Parameter für ein Studio mit Küche mit einem Gesamtvolumen von 20 m³ ermittelt werden. Nehmen wir den Mindestwert der Luftwechselrate für eine Küche – 6. Es ergibt sich, dass die Luftkanäle innerhalb einer Stunde etwa L = 20 m³ * 6 = 120 m³ bewegen müssen.

Außerdem muss die Querschnittsfläche der Luftkanäle ermittelt werden, die in das Lüftungssystem eingebaut sind. Sie wird nach folgender Formel berechnet:

S = πr² = π/4*D²,

wobei:

• S – die Querschnittsfläche des Luftkanals;
• π — die Kreiszahl Pi, eine mathematische Konstante, die 3,14 beträgt;
• r — der Radius des Luftkanalquerschnitts;
• D — der Durchmesser des Luftkanalquerschnitts.

Angenommen, der Durchmesser eines runden Luftkanals beträgt 400 mm. Setzen wir diesen in die Formel ein, erhalten wir:

S = (3,14*0,4²)/4 = 0,1256 m²

Mit Kenntnis der Querschnittsfläche und des Volumenstroms können wir die Geschwindigkeit berechnen. Die Formel zur Berechnung der Luftströmungsgeschwindigkeit lautet:

V = L/3600*S,

wobei:

• V — die Luftströmungsgeschwindigkeit (m/s);
• L — der Luftvolumenstrom (m³/h);
• S — die Querschnittsfläche der Luftkanäle (Luftkanäle) (m²).

Setzen wir die bekannten Werte ein, erhalten wir: V = 120/(3600*0,1256) = 0,265 m/s

Um die erforderliche Luftwechselrate (120 m³/h) bei Verwendung eines runden Luftkanals mit einem Durchmesser von 400 mm zu gewährleisten, muss daher eine Ausrüstung installiert werden, die eine Erhöhung der Luftströmungsgeschwindigkeit auf 0,265 m/s ermöglicht.

Es ist zu beachten, dass die zuvor beschriebenen Faktoren – die Parameter der Vibrations- und Geräuschpegel – direkt von der Strömungsgeschwindigkeit der Luft abhängen.

Wenn der Geräuschpegel die Normwerte überschreitet, muss die Geschwindigkeit reduziert werden, folglich muss der Querschnitt der Luftkanäle vergrößert werden. In manchen Fällen reicht es aus, Rohre aus einem anderen Material zu installieren oder ein gebogenes Kanalstück durch ein gerades zu ersetzen.

Empfohlene Normen für die Luftwechselgeschwindigkeit

Bei der Erstellung eines Gebäudeentwurfs wird für jeden einzelnen Abschnitt eine Berechnung durchgeführt. In der Produktion sind dies Werkhallen, in Wohnhäusern die Wohnungen, in einem Einfamilienhaus die Etagenblöcke oder einzelne Räume.

Vor der Installation des Lüftungssystems sind die Routen und Abmessungen der Hauptleitungen bekannt, welche Geometrie die Lüftungskanäle aufweisen müssen und welche Rohrgröße optimal ist.

Wundern Sie sich nicht über die großen Abmessungen der Luftkanäle in Gastronomiebetrieben oder anderen Einrichtungen – sie sind für die Ableitung großer Mengen verbrauchter Luft ausgelegt.

Berechnungen, die mit der Bewegung von Luftströmungen in Wohn- und Produktionsgebäuden zusammenhängen, gehören zu den schwierigsten, daher sollten sie von erfahrenen, qualifizierten Fachleuten durchgeführt werden.

Die empfohlene Luftgeschwindigkeit in Luftkanälen ist in SNiP – der staatlichen Normdokumentation – festgelegt, und bei der Planung oder Abnahme von Objekten orientiert man sich daran.

Die Tabelle enthält die Parameter, die bei der Installation einer Lüftungsanlage einzuhalten sind. Die Zahlen geben die Geschwindigkeit der Luftmassenbewegung an den Stellen der Kanal- und Gitterinstallation in den üblichen Einheiten m/s an.

Es wird angenommen, dass die Luftgeschwindigkeit in Innenräumen 0,3 m/s nicht überschreiten sollte.

Ausnahmen bilden vorübergehende technische Umstände (z. B. Reparaturarbeiten, Aufstellung von Baumaschinen usw.), während derer die Parameter die Richtwerte um maximal 30 % überschreiten können.

In großen Räumen (Garagen, Produktionshallen, Lagerhallen, Hangars) sind oft zwei Lüftungssysteme anstelle eines einzigen in Betrieb.

Die Last wird halbiert; folglich wird die Luftgeschwindigkeit so gewählt, dass sie jeweils 50 % des gesamten berechneten Luftvolumens (Abfuhr der verunreinigten oder Zufuhr der sauberen Luft) gewährleistet.

Bei Eintritt höherer Gewalt kann eine abrupte Änderung der Luftgeschwindigkeit oder ein vollständiger Stopp des Lüftungssystems erforderlich sein.

Beispielsweise wird die Luftgeschwindigkeit aus Brandschutzgründen auf ein Minimum reduziert, um die Ausbreitung von Feuer und Rauch in benachbarte Räume während eines Brandes zu verhindern.

Zu diesem Zweck werden in den Luftkanälen und an Übergangsstellen Absperrvorrichtungen und Klappen eingebaut.

Feinheiten der Auswahl des Luftkanals

Mit Kenntnis der aerodynamischen Berechnungsergebnisse können die Parameter der Luftkanäle richtig gewählt werden, genauer gesagt der Durchmesser runder und die Abmessungen rechteckiger Querschnitte. Darüber hinaus kann parallel das Gerät zur Zwangsbelüftung (Lüfter) ausgewählt und der Druckverlust während der Luftbewegung durch den Kanal bestimmt werden.

Kennt man die Luftmenge und die Strömungsgeschwindigkeit, kann man bestimmen, welchen Querschnitt die Luftkanäle haben müssen.

Dazu wird die zur Berechnung der Luftmenge umgekehrte Formel verwendet:

S = L/3600*V.

Mit dem Ergebnis kann man den Durchmesser berechnen:

D = 1000*√(4*S/π),

wobei:

• D – Durchmesser des Luftkanalquerschnitts;
• S – Querschnittsfläche der Luftkanäle (Luftkanäle), (m²);
• π – die Zahl Pi, eine mathematische Konstante von 3,14;.

Die erhaltene Zahl wird mit den werkseitigen Normen nach GOST abgeglichen, und es werden die im Durchmesser am nächsten liegenden Produkte ausgewählt.

Wenn rechteckige statt runde Luftkanäle gewählt werden müssen, sollte stattdessen die Länge/Breite der Produkte bestimmt werden.

Bei der Auswahl orientiert man sich am ungefähren Querschnitt unter Verwendung des Prinzips a*b ≈ S und der von den Herstellern bereitgestellten Größentabellen. Wir erinnern daran, dass nach Normen das Verhältnis von Breite (b) zu Länge (a) 1 zu 3 nicht überschreiten darf.

Luftkanäle mit rechteckigem oder quadratischem Querschnitt haben eine ergonomische Form, die eine wandbündige Installation ermöglicht. Dies wird genutzt, indem man Dunstabzugshauben installiert und die Rohre über Deckenabhängungen oder über Küchenoberschränken versteckt.

Übliche Standards für rechteckige Kanäle: Mindestabmessungen – 100 mm x 150 mm, maximale – 2000 mm x 2000 mm. Runde Luftkanäle sind vorteilhaft, da sie einen geringeren Widerstand aufweisen und somit minimale Geräuschpegel haben.

In letzter Zeit werden speziell für den Einsatz in Wohnungen praktische, sichere und leichte Kunststoffkanäle hergestellt.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

Nützliche Videos zeigen Ihnen, wie Sie mit physikalischen Größen umgehen, und helfen Ihnen, sich besser vorzustellen, wie ein Belüftungssystem funktioniert.

Video #1. Berechnung der Parameter der natürlichen Belüftung mit einem Computerprogramm:

Video #2. Nützliche Informationen zum Aufbau einer Lüftungsanlage in einem im Bau befindlichen Privathaus:

Die Informationen im Artikel können zu Informationszwecken genutzt werden, um sich die Funktionsweise des Belüftungssystems besser vorzustellen.

Für genauere Berechnungen der Luftgeschwindigkeit bei der Planung von Hausinstallationen empfehlen wir, sich an Ingenieure zu wenden, die die Feinheiten der Lüftungsanlage kennen und bei der richtigen Auswahl der Kanalgrößen helfen.

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