Wirtschaftlichkeit verschiedener Luftführungssysteme in Industriehallen

Auswirkungen auf Energiekosten und Investitionen

In Produktionshallen mit hoher Wärmebelastung ist es von großer Bedeutung, die Zuluft energetisch effektiv dem Aufenthaltsbereich zuzuführen. Mit der turbulenzarmen Verdrängungsströmung wird die Luftqualität verbessert, aber auch die Energie- und Gesamtkosten werden reduziert.

Dr.-Ing. Franc Sodec, Leiter Entwicklung a. D.
In Produktionshallen mit hoher Wärmebelastung ist es von großer Bedeutung, die Zuluft energetisch effektiv dem Aufenthaltsbereich zuzuführen. Es handelt sich oft um hohe Hallen, und man neigt dazu, die Luftdurchlässe in einigen Metern Höhe anzuordnen. Wenn dabei noch Luftdurchlässe angewandt werden, die hochturbulente Luftstrahlen erzeugen, wird zwar die gesamte Halle gleichmäßig durchspült, allerdings ist die Auswirkung im Aufenthaltsbereich geringer, als wenn die Zuluft turbulenzarm in Art der Verdrängungsströmung direkt in den Aufenthaltsbereich ausgeblasen wird. Mit der turbulenzarmen Verdrängungsströmung wird die Luftqualität verbessert, aber auch die Energie- und Gesamtkosten werden reduziert.

1. PROBLEMSTELLUNG

Turbulente Luftstrahlen oberhalb des Aufenthaltsbereiches induzieren die aufsteigende, warme Raumluft und führen sie teilweise wieder in den Aufenthaltsbereich zurück, Abb.1. In der gesamten Halle herrscht annähernd die gleiche Temperatur. Der Wärmebelastungsgrad [1], der den Anteil der Wärmelast angibt, welche im Aufenthaltsbereich wirksam wird, ist annähernd 1. Wird dagegen die Zuluft turbulenzarm durch Verdrängungsströmung dem Aufenthaltsbereich zugeführt, so wird die erwärmte Raumluft nach oben verdrängt, Abb.2. Der Anteil der im Aufenthaltsbereich wirksamen Wärmelast und damit der Wärmebelastungsgrad reduzieren sich. Auf diese Weise wird zur Einhaltung der gleichen Raumtemperatur im Aufenthaltsbereich ein geringerer Zuluftvolumenstrom benötigt. Damit wird die RLTAnlage kleiner und deren Betriebskosten geringer.

Der wirtschaftliche Vergleich der verschiedenen Luftführungssysteme wird für ein reales Projekt durchgeführt. Es handelt sich dabei um eine Druckerei im ostasiatischen Raum mit einer spezifi schen Kühllast von 180 W/m².

Die Halle hat eine Höhe von 8 m. Im Aufenthaltsbereich soll eine Raumlufttemperatur von 26 °C und eine Raumluftfeuchte von ca. 50 % herrschen. Die Zuluft ist mit 18 °C einzublasen. Es stehen alternativ drei verschiedene Luftführungssysteme zur Wahl:

  • System 1: Turbulente Mischlüftung mit waagerecht ausblasenden, turbulenten Luftstrahlen, Abb.3, in 4 m Höhe.
  • System 2: Turbulenzarme Verdrängungsströmung mit waagerecht ausblasenden, turbulenzarmen Luftstrahlen, Abb.4, in 3 m Höhe.
  • System 3: Turbulenzarme Verdrängungsströmung mit waagerecht ausblasenden, turbulenzarmen Luftstrahlen direkt im Aufenthaltsbereich, Abb.6.

Die Gegenüberstellung soll sowohl für den reinen Außenluftbetrieb als auch für den Umluftbetrieb (mit max. 50 % Umluft) durchgeführt werden. Darüber hinaus erfolgt die Betrachtung mit und ohne Wärmerückgewinnung.

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