Zu- und Abluftanlage: Funktionsprinzip und Besonderheiten der Einrichtung

In einem mit frischer Luft gefüllten Raum atmet es sich leichter, arbeitet es sich produktiver und schläft es sich fester. Aber alle 2–3 Stunden das Fenster zum Lüften zu öffnen, ist problematisch, sind Sie einverstanden? Besonders in der Nacht, wenn alle Familienmitglieder süß schlafen.

Eine der automatisierten Lösungen für diese Aufgabe ist die Zu- und Abluftlüftung (ZAV) des Raumes. Aber wie macht man es richtig? Wir helfen Ihnen, das Funktionsprinzip zu studieren und die Besonderheiten der Einrichtung zu verstehen.

In unserem Artikel werden die Bestandteile der Zu- und Abluftlüftung, die Berechnungsregeln und die Luftwechselnormen für verschiedene Raumtypen behandelt.

Es wurden Lüftungsschemata, Fotos der einzelnen Systemelemente sowie nützliche Videoempfehlungen zur Installation einer Lüftungsanlage im Eigenheim selbst ausgewählt.

Was ist Lüftung?

Wie oft lüften wir den Raum? Die Antwort sollte so ehrlich wie möglich sein: 1–2 Mal am Tag, wenn wir nicht vergessen haben, das Fenster zu öffnen. Und nachts wie oft? Eine rhetorische Frage.

Laut den sanitären und hygienischen Normen muss die Gesamtluftmasse in einem Raum, in dem sich ständig Menschen aufhalten, alle 2 Stunden vollständig erneuert werden.

Unter normaler Lüftung versteht man den Prozess des Luftaustauschs zwischen einem geschlossenen Raum und der Umgebung. Dieser molekular-kinetische Prozess ermöglicht die Entfernung überschüssiger Wärme und Feuchtigkeit mit Hilfe eines Filtersystems.

Die Lüftung gewährleistet auch die Einhaltung der hygienischen Anforderungen an die Raumluft, was eigene technologische Einschränkungen für die Geräte mit sich bringt, die diesen Prozess erzeugen sollen.

Ein Lüftungsteilsystem ist eine Gesamtheit von technischen Geräten und Mechanismen zur Aufnahme, Ableitung, Bewegung und Reinigung von Luft. Es ist Bestandteil des umfassenden Versorgungssystems von Räumen und Gebäuden.

Wir empfehlen, die Begriffe Lüftung und Klimatisierung nicht gleichzusetzen – sehr ähnliche Kategorien, die einige Unterschiede aufweisen.

1. Grundidee. Die Klimatisierung gewährleistet die Aufrechterhaltung bestimmter Luftparameter in einem geschlossenen Raum, nämlich Temperatur, Feuchtigkeit, Ionisationsgrad der Partikel und Ähnliches. Die Lüftung hingegen sorgt für einen gesteuerten Austausch des gesamten Luftvolumens durch Zu- und Abfuhr.
2. Hauptmerkmal. Die Klimaanlage arbeitet mit der Luft, die sich im Raum befindet, und ein Frischluftzutritt kann gänzlich fehlen. Die Lüftungsanlage arbeitet stets an der Grenze zwischen geschlossenem Raum und Umgebung durch Austausch.
3. Mittel und Methoden. Im Gegensatz zur Lüftung stellt die Klimatisierung in vereinfachter Form ein modulares System aus mehreren Blöcken dar, das einen kleinen Teil der Luft behandelt und so die hygienischen Luftparameter in einem bestimmten Bereich aufrechterhält.

Die Lüftungsanlage im Haus kann auf jeden erforderlichen Umfang erweitert werden und gewährleistet im Notfall im Raum einen recht schnellen Austausch des gesamten Luftvolumens. Dies geschieht mit Hilfe von leistungsstarken Ventilatoren, Heizgeräten, Filtern und einem verzweigten Rohrsystem.

Für Sie könnte die Information über die Einrichtung einer Lüftungsrohrleitung aus Kunststoff-Luftkanälen interessant sein, die in einem anderen unserer Artikel behandelt wird.

Neben ihrer Hauptfunktion können Lüftungssysteme auch Teil einer industriellen Innenraumgestaltung sein, die für Büro- und Geschäftsräume sowie Unterhaltungseinrichtungen genutzt wird.

Man unterscheidet mehrere Lüftungsklassen, die nach der Art der Druckerzeugung, der Verteilung, der Bauweise und dem Verwendungszweck unterteilt werden können.

Die künstliche Luftzufuhr im System erfolgt mithilfe von Druckerzeugungsanlagen – Ventilatoren, Gebläsen. Durch Erhöhung des Drucks im Rohrleitungssystem kann das Gas-Luft-Gemisch über große Entfernungen und in erheblichen Mengen transportiert werden.

Dies ist typisch für Industrieanlagen, Produktionsräume und öffentliche Einrichtungen mit zentraler Lüftungsanlage.

Die Druckerzeugung in der Lüftungsanlage kann auf verschiedene Arten erfolgen: künstlich, natürlich oder kombiniert. Häufig wird die kombinierte Methode angewendet.

Man unterscheidet zwischen lokalen (dezentralen) und zentralen Lüftungssystemen. Lokale Lüftungssysteme sind “punktuelle”, gezielte Lösungen für bestimmte Räume, in denen strenge Einhaltung von Standards erforderlich ist.

Eine zentrale Lüftung ermöglicht einen regelmäßigen Luftaustausch für eine große Anzahl von Räumen mit gleicher Nutzungsart.

Und die letzte Systemklasse: Zuluft-, Abluft- und kombinierte Systeme. Zu- und Abluftsysteme sorgen für gleichzeitige Zufuhr und Abfuhr von Luft im Raum. Dies ist die am weitesten verbreitete Untergruppe von Lüftungssystemen.

Solche Konstruktionen ermöglichen eine einfache Skalierung und Wartung für die unterschiedlichsten Räume industrieller, Büro- und Wohnnutzung.

Physikalische Grundlage der Lüftungsanlage

Eine Zu- und Abluftlüftungsanlage ist ein multifunktionales System zur extrem schnellen Behandlung des Gas-Luft-Gemisches. Obwohl es sich um ein System zur Zwangsförderung von Gas handelt, beruht es auf durchaus erklärbaren physikalischen Prozessen.

Um den Effekt der natürlichen Konvektion von Luftströmen zu erzeugen, werden Wärmequellen möglichst niedrig und Abluftöffnungen an oder unter der Decke angebracht.

Der Begriff “Lüftung” ist eng mit dem Konzept der Konvektion verbunden. Diese ist eines der Schlüsselelemente bei der Bewegung von Luftmassen.

Konvektion ist ein Phänomen der Zirkulation thermischer Energie zwischen kalten und warmen Gasströmen. Es gibt natürliche und erzwungene Konvektion.

Ein wenig Schulphysik, um das Geschehen zu verstehen. Die Temperatur im Raum wird durch die Lufttemperatur bestimmt. Die Träger der Wärmeenergie sind Moleküle.

Luft ist ein vielmolekulares Gasgemisch, das aus Stickstoff (78 %), Sauerstoff (21 %) und anderen Bestandteilen (1 %) besteht.

In einem geschlossenen Raum (Raum) herrscht eine ungleichmäßige Temperaturverteilung über die Höhe. Dies ist auf die ungleichmäßige Konzentration der Moleküle zurückzuführen.

Angesichts der Gleichmäßigkeit des Gasdrucks in einem geschlossenen Raum (Raum) gilt nach der grundlegenden Gleichung der molekularkinetischen Theorie: Der Druck ist proportional zum Produkt aus Molekülkonzentration und ihrer Durchschnittstemperatur.

Wenn der Druck überall gleich ist, dann ist das Produkt aus Molekülkonzentration und Temperatur im oberen Teil des Raumes äquivalent zu demselben Produkt aus Konzentration und Temperatur:

p=nkT, n_oben*T_oben=n_unten*T_unten, n_oben/n_unten=T_unten/T_oben

Je niedriger die Temperatur, desto höher die Molekülkonzentration und damit auch die gesamte Gasmasse. Daher sagt man, dass warme Luft “leichter” und kalte Luft “schwerer” ist.

Eine korrekte Belüftung in Verbindung mit dem Konvektionseffekt kann im Raum die eingestellte Temperatur und Luftfeuchtigkeit auch während der automatischen Abschaltung der Hauptheizung aufrechterhalten.

Im Zusammenhang mit dem oben Gesagten wird das grundlegende Prinzip der Lüftungsanordnung deutlich: Die Luftzufuhr (Zuluft) wird üblicherweise unten im Raum installiert, und die Abfuhr (Abluft) oben. Dies ist ein Axiom, das bei der Planung des Lüftungssystems berücksichtigt werden muss.

Besonderheiten der Zu- und Abluftlüftung

Die Zu- und Abluftanlage interagiert mit zwei Luftströmen, die sich in Zusammensetzung und Zweck unterscheiden und später verarbeitet werden.

Bei der Zu- und Abluftanlage (ZAA) sind alle notwendigen Geräte und Zusatzsysteme in einem einzigen Rahmen untergebracht, der innerhalb der Loggia, auf dem Dachboden, an der Außenwand des Hauses usw. installiert werden kann.

Die spezielle Konstruktion der Anlage bietet vielfältige Möglichkeiten zur Belüftung nahezu jeder Anzahl von Räumen im Gebäude.

Neben der Hauptfunktion der Luftbewegung umfasst die Zu- und Abluftanlage die folgende Reihe von Hilfssubsystemen und Zusatzfunktionen.

Darunter sind die folgenden:

• Kühlung und Erwärmung der Luft;
• Ionisation und Befeuchtung der Partikel;
• Desinfektion und Filterung der Luft.

Betrachten wir einen typischen Arbeitszyklus einer Zu- und Abluftanlage, die auf einem Zweikreis-Transportmodell basiert.

Im ersten Schritt erfolgt die Ansaugung kalter Luft aus der Umgebung und die Absaugung warmer Luft aus dem Raum. Auf beiden Seiten durchläuft die Luft ein Reinigungssystem.

Danach wird die kalte Luft an einen Kalorifer (Heizgerät) weitergegeben – typisch für Zuluft-Abluft-Anlagen mit Wärmerückgewinnung. Außerdem wird die Wärme der kalten Luft von der warmen Abluft zugeführt – typisch für herkömmliche Systeme.

Nach dem Erhitzen und Wärmeaustausch wird die abgesaugte Abluft durch einen externen Kanal abgeführt, und die erwärmte Frischluft wird dem Raum zugeführt.

Eine gängige Bauweise des Lüftungsmoduls umfasst eine Wärmetauscherkammer (Rekuperator), in der der Austausch von Wärmeenergie zwischen den entgegenströmenden Luftströmen stattfindet. In jedem Fall durchläuft jeder Strom ein zweistufiges Filtersystem.

Die Hauptprinzipien der Zu- und Abluftbelüftung sind Effizienz und Wirtschaftlichkeit.

Die klassische Anordnung der Zu- und Abluftbelüftung bietet folgende Vorteile:

• hoher Reinigungsgrad des Zuluftstroms
• einfache Bedienung und Wartung der abnehmbaren Elemente
• Integrität und Modularität der Konstruktion.

Zur Erweiterung der Funktionalität werden Lüftungsgeräte mit zusätzlichen Steuer- und Überwachungseinheiten, Filtersystemen, Sensoren, automatischen Zeitschaltuhren, Schalldämpfern, Überlastwarnmeldern für Elektromotoren, Wärmerückgewinnungseinheiten, Kondensatwannen usw. ausgestattet.

Dynamische Parameter der Lüftung

Mit der Planung eines Lüftungssystems sind viele Fragen verbunden, da bei einer fehlerhaften Berechnung der Kennwerte aus einer eigentlich wirtschaftlichen Lüftungsanlage ein verschwenderischer “Monster”-Energiefresser werden kann.

Dies wirkt sich direkt auf die finanziellen Betriebskosten aus. Infolgedessen wird der Gedanke an einen wirtschaftlichen Betrieb gar nicht erst in Betracht gezogen.

Die Hauptlast des Lüftungssystems trägt der Ventilator. Die Leistung des Ventilators hängt von der Form des Impellers (Laufrad mit Schaufeln), der Materialqualität und der Montage des Geräts ab.

Um eine Zu- und Abluftbelüftung korrekt zu planen, wird empfohlen, algebraische Berechnungen der Anlagenleistung und der dynamischen Parameter der Luftströme durchzuführen.

Es gibt verschiedene Methoden und Berechnungsalgorithmen, aber wir stellen eine der einfachsten und zuverlässigsten Varianten vor.

Alles, was mit Nebenvorgängen wie Befeuchtung, zusätzlicher Ionisierung und Nachreinigung zusammenhängt, kann in diesem Stadium unberücksichtigt bleiben.

Normen für die Einrichtung

Es ist nicht sinnvoll, eine vollständige Liste der Sanitärnormen und -regeln (SNiP) aufzuführen, die für verschiedene Lüftungssysteme gelten, da der Stoff für ein paar Bücher ausreichen würde. Dennoch ist es notwendig, die grundlegenden Konstanten für Wohn- und Büroräume zu kennen.

Was Büroräume betrifft, wird bei der Planung des Lüftungssystems das Hauptaugenmerk auf die Räume gelegt, in denen sich das Büropersonal aufhalten wird.

Im Folgenden werden alle Normen pro Person angegeben. In einem klassischen Bürogebäude befinden sich auf einer Etage eine vollständige Reihe von Räumen mit unterschiedlichen Funktionen.

Beispielsweise muss in einem Büro pro Stunde ein Luftaustausch von 60 Kubikmetern stattfinden, in Konferenzräumen 30-40 m³, in Sanitärräumen 70 m³, in Raucherräumen mehr als 100 m³, in Fluren und Eingangshallen 10 m³.

Gemäß den allgemeinen Sanitärnormen für Wohnräume findet pro Stunde ein vollständiger Luftaustausch von 30 m³ pro Person statt – die Berechnung erfolgt nach der Anzahl der Bewohner.

Es gibt einen weiteren Ansatz zur Berechnung des Luftvolumens – nach Fläche. Auf jeden Quadratmeter Wohnfläche entfallen 3 m³.

Unabhängig davon ist die Lüftung von Industrieanlagen und Lagerhallen zu erwähnen – 20 m³ pro Flächeneinheit. In solchen riesigen Räumen werden Lüftungssysteme auf Basis von Mehrkomponentensystemen mit paarigen Ventilatoren (4, 8, 16 und mehr Stück im Rahmen) konstruiert.

Für die übrigen Nebenräume gibt es feste normative Parameter. So, Küche mit Elektroherd – mehr als 60 m³, mit Gasherd – mehr als 80 m³, Badezimmer – mindestens 25 m³ usw.

Außerdem ist zu beachten, dass die Luftstromgeschwindigkeit in Wohnräumen nicht mehr als 2 m/s beträgt, während sie in Küche und Sanitärraum 4-6 m/s betragen sollte.

Formeln und deren Erläuterungen

Wir kommen nun direkt zu den Merkmalen und Formeln. Die Berechnungen erfolgen in mehreren Schritten, in denen jeweils eine der Eigenschaften des Lüftungssystems berechnet wird.

Betriebsluftvolumen

Betrachten wir die Berechnung des Betriebsluftvolumens (m³/h).

Für ein Büro empfehlen wir die Berechnung nach der Anzahl der Personen:

V=35*N,

Wobei N die Anzahl der gleichzeitig im Raum anwesenden Personen ist.

Für Wohnungen und Privathäuser muss die Berechnung in Bezug auf das Wohnraumvolumen erfolgen:

V=2*S*H,

Wobei: 2 der Luftwechselkoeffizient pro Zeiteinheit (pro 1 Stunde) ist; S die Wohnfläche; H die Raumhöhe.

Berechnung des Querschnitts des Luftkanals

Der Querschnitt des Lüftungskanals wird in cm² berechnet. Hauptluftkanäle gibt es in zwei Querschnittsarten: rund und rechteckig.

Die Querschnittsfläche des Rohrs wird nach folgendem Verhältnis berechnet:

S_Querschn=V*2,8/ω

Wo: S_Querschnitt — Querschnittsfläche; V — Luftvolumen (m³/h); 2,8 — dimensionsloser Anpassungskoeffizient; ω — Strömungsgeschwindigkeit im Hauptkanal (m/s).

Die Strömungsgeschwindigkeit der Luft im Hauptkanal beträgt normalerweise 2-3 m/s.

Nach der Berechnung der Querschnittsfläche des Luftkanals kann der Durchmesser für einen runden oder die Breite/Höhe für einen rechteckigen Luftkanal bestimmt werden. Wenn die Breite bekannt ist, kann die Höhe des Querschnitts ermittelt werden und umgekehrt. Der Durchmesser eines runden Querschnitts ist gleich √4*S_Querschnitt/pi

Anzahl und Größe der Diffusoren

Betrachten wir im Folgenden, wie die Anzahl und Größe der Diffusoren berechnet werden. Die Abmessungen des Diffusors werden in der Regel 1,5- bis 2-mal größer als die Querschnittsfläche des Hauptkanals gewählt.

Bei der Anzahl der Diffusoren ist es etwas komplizierter, sie werden nach der Formel berechnet:

N=V/(2820*ω*d²),

Wo: N – die gesuchte Anzahl der Diffusoren; V – Luftmassenstrom (m³/h); ω – Strömungsgeschwindigkeit der Luft (m/s); d – Durchmesser des Diffusors (m), falls er rund ist.

Wenn der Diffusor einen rechteckigen Querschnitt hat, dann:

N=π*V/(2820*ω*4*a*b),

Wo: π — die Kreiszahl Pi, a und b — die Abmessungen des Querschnitts.

Leistungsparameter der Anlage

Zwei der wichtigsten Eigenschaften des Lüftungsgeräts sind bekannt: die Leistung und der erzeugte Druck. Die Leistung der Lüftungsstation wird wie folgt berechnet:

P=ΔT*V*Cv/1000,

Wo: ΔT — die Temperaturdifferenz der Luft am Einlass/Auslass (°C); V — Luftmassenstrom (m³/h); Cv — die spezifische Wärmekapazität der Luft (0,336 Wh/m³*°C).

Der erzeugte Druck wird anhand der Leistungskennlinie des Hauptlüfters bestimmt.

Dieser Parameter muss dem aerodynamischen Widerstand des Luftnetzes entsprechen. Die Lüfterhersteller stellen eine Kurvengrafik im technischen Datenblatt des Produkts zur Verfügung.

Darüber hinaus ist es wichtig, ein allgemeines Verständnis des Heizgeräts für den Zuluftstrom zu haben – des Kalorifers. Es handelt sich um einen separaten Teil des Lüftungssystems, in dem die Luft erwärmt wird. Wenn die Luft beispielsweise durch einen Heizkörper strömt, wird sie dadurch erwärmt.

Ein Kalorifer, bei dem die Erwärmung durch einen Heizkörper und den Wärmeaustausch mit dem Abluftstrom erfolgt, wird als Rekuperator bezeichnet. Es gibt ein- und mehrsektionale Rekuperatoren, die es ermöglichen, Luftströme mit großen Unterschieden in den Eintrittstemperaturen zu mischen.

Abschließend sollte die Netzspannung für das Lüftungsgerät erwähnt werden. Es wird empfohlen, ein 380-V-Netz zu verwenden, da es einen zuverlässigen Betrieb der Anlage jeder Leistungsstufe gewährleistet.

Besonderheiten der Installation mechanischer Lüftung

Bei der Montage einer Zuluftlüftungsanlage könnte ein Heimwerker zweifellos auch ohne die Hinzuziehung von Arbeitern zurechtkommen.

Man sollte jedoch bedenken, dass die Arbeiten in einer für unerfahrene Ausführende gefährlichen Höhe durchgeführt werden. Daher ist es besser, Personen mit Erfahrung, Werkzeugen und Sicherheitsausrüstung für die folgenden Schritte hinzuzuziehen:

Nach den durchaus anspruchsvollen Montageschritten der Zuluftanlage selbst muss diese nur noch an die Versorgungsleitungen angeschlossen werden.

Betrachten Sie diesen Prozess anhand der folgenden Fotoserie genauer.

Informationen zur Reihenfolge der Montage von Zwangsbelüftungsanlagen helfen, viele grobe Fehler zu vermeiden, die unerfahrene Monteure häufig machen.

Besonderheiten der Planung einer natürlichen Zu- und Abluftlüftung

Bei der Entwicklung einer qualitativ hochwertigen natürlichen Zu- und Abluftanlage halten sich die meisten Fachleute an ein gewisses “Regelwerk” für Planungs- und Montagearbeiten.

Diese Regeln helfen dabei, wirklich effiziente und wirtschaftliche Lösungen zu schaffen, selbst für die ungewöhnlichsten Anordnungen von Räumen und Nebenräumen in einem Einfamilienhaus und einer Mehrzimmerwohnung eines Hochhauses.

Bei der Planung der Lüftung sollte man versuchen, einen natürlichen Luftstrom von den Wohnräumen über die Flure zum Badezimmer und zur Küche zu schaffen.

Die Flure fungieren dabei als Durchströmungsräume. Daher sollte der Hauptlüftungsblock des Systems in der Mitte des Hauses, im oberen Teil der Flure oder der Nebenräume positioniert werden.

Zum Beispiel kann das Lüftungsmodul für ein zweistöckiges Privathaus im ersten Stock oben im Nebenraum oder im Hauptflur platziert werden. Für ein einstöckiges Haus alternativ im unteren Teil des Dachbodens.

Bei der Verlegung der Hauptleitung muss man bedenken, dass die Zuluft in die Wohnräume strömen und die Abluft über Küchen und Nebenräume abgeführt werden muss.

Daher werden die Zuluftdiffusoren an der bedingten Grenze “Raum-Umgebung” platziert und die Abluftöffnungen in der Küche, im Bad, im Abstellraum, in der Toilette.

Der Diffusor vereint zwei Funktionen: gleichmäßige Verteilung von Frischluft und Abfuhr von verbrauchter Luft. Sie gibt es in den unterschiedlichsten Formen. Hergestellt werden sie aus dünnem Metallblech und Kunststoff.

Es gibt Hinweise bezüglich der Höhe der Anordnung der Ein- und Auslassöffnungen. Der Auslass der Lüftungsanlage muss unbedingt über dem Dachniveau des Gebäudes angebracht werden.

Dies schützt die Zu- und Abluftanlage vor einem erneuten Ansaugen der gerade abgeführten Luft durch die Abluftöffnungen.

Die Frischluftansaugung muss in einer Höhe von mindestens 2 Metern über dem Boden erfolgen.

Weil kleine abrasive Partikel und Staub durch Windströmungen auf eine Höhe von mehr als 1 Meter aufgewirbelt werden können und in die Zuluftdiffusoren gelangen, wodurch die Primärfilter schnell verstopfen.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

In dem Video werden die Besonderheiten der Planung und Montage einer Zu- und Abluftanlage in einem Privathaus erläutert und demonstriert.

Ein weiteres anschauliches Beispiel einer fertigen Lüftungslösung für ein einstöckiges Holzhaus.

Zusammenfassend zu den vorstehenden Informationen stellen wir fest, dass die Zu- und Abluftanlage ein System ist, das einfach zu planen, erschwinglich in der Anschaffung und zu montieren ist.

Die Lüftung in Verbindung mit der Heizungsanlage ermöglicht es, ein Gleichgewicht von frischer und warmer Luft im Raum zu schaffen.

Haben Sie sich mit der Einrichtung einer Lüftung im Ferienhaus beschäftigt? Oder kennen Sie die Geheimnisse der Planung und Installation einer Lüftungsanlage in der Wohnung? Bitte teilen Sie Ihre Erfahrungen mit – hinterlassen Sie Ihre Kommentare zu diesem Artikel.