Spezielle Industrieluftdurchlässe sorgen dafür, dass auch in großen Hallen oder bei groß dimensionierten Gütern und Fertigungsverfahren eine gleichmäßige, laminare und induktionsarme Luftströmung punktuell und effektiv angewendet werden kann.
Turbulenzarme Verdrängungsströmung
In Räumen und Hallen, in denen in bestimmten Bereichen besondere Anforderungen an die Luftqualität und Temperatur herrschen, empfiehlt sich der Einsatz turbulenzarmer Verdrängungsströmung. Diese wird durch einen impulsarmen Luftaustritt mit einer Vielzahl von feinen, benachbarten Luftstrahlen erzeugt. Ihre unmittelbare Lenkung in den Arbeits- oder Produktionsbereich hat eine gezielte Verdrängung der erwärmten und schadstoffbelasteten Luft zur Folge. Aufgrund des niedrigen Turbulenzgrades entsteht hier keine Vermischung mit der umgebenden Raumluft. Dabei gilt: je geringer der Turbulenzgrad, desto laminarer die Luftströmung.
Abhängig von den thermischen Rahmenbedingungen, der Schadstoffkonzentration, den Hygieneanforderungen sowie den Komfortansprüchen stehen verschiedene Arten der Verdrängungslüftung zur Verfügung. Die Luftführung kann vertikal von oben nach unten, von unten nach oben oder auch horizontal erfolgen. Wichtig ist bei allen Varianten, dass die Zu- und die Abluft an den gegenüberliegenden Flächen angebracht ist. Auf diese Weise entsteht eine kolbenartige Strömung, die Wärme- und Schadstofflasten effektiv, gleichmäßig und ohne Verwirbelungen direkt von einer zur anderen Seite abführt. Durch die geringen Luftgeschwindigkeiten in den Arbeitsbereichen werden zudem Zugerscheinungen vermieden. Die turbulenzarme Verdrängungsströmung sorgt also dafür, dass örtlich begrenzt die Raumluft bestimmte Anforderungen erfüllt, während in der gesamten Halle unterschiedliche Temperaturen und Verunreinigungskonzentrationen bestehen.
Besondere Anforderungen bei großen Teiledimensionen
Vielfach fallen bei der Herstellung von Produkten Stoffpartikel an, die sich anschließend mit der Umgebungsluft vermischen, so bei der Oberflächenbeschichtung und speziell in Lackierhallen. Damit sich die partikelbehaftete Raumluft nicht negativ auf die Qualität des Produkts auswirkt, wird sie durch turbulenzarme Verdrängungsströmung gezielt abgeführt und so aus der direkten Umgebung des Herstellungsprozessesferngehalten. Sind die Stoffpartikel dabei schwerer als Raumluft, sollte ihre Abfuhr nach unten in Richtung Boden erfolgen. Hierfür eignen sich spezielle Industrieluftdurchlässe, die an der Decke oder über dem Produktionsprozess angebracht werden.
Besondere Aufgaben entstehen, wenn Oberflächen von sehr groß dimensionierten Bauteilen behandelt und/oder die turbulenzarme Verdrängungsströmung aus großen Höhen eingebracht wird. Dann ist eine gleichmäßige, laminare und induktionsarme Luftumspülung des Großteils zur wirkungsvollen Abführung von Stoffpartikeln in Bodenrichtung notwendig. Oft müssen auch Luftgeschwindigkeiten und Raumtemperaturen konstant bleiben.
Bei der Planung und Auslegung der turbulenzarmen Verdrängungsströmung für ein großes Bauteil müssen einige Parameter beachtet werden: Anzahl, Position und Abstand der einzelnen Durchlässe, Volumenstrommenge, Temperatur und Eindringtiefe der Zuluft in den jeweiligen Betriebsbereichen, Strömungsverhalten im Kombinationsbetrieb und vieles mehr. Häufig besteht die Lösung aus einem Zusammenspiel mehrerer Luftdurchlässe mit unterschiedlichen Strömungsprofilen.
Spezielle Industrieluftdurchlässe
Es gibt Industrieluftdurchlässe, die alle Leistungsanforderungen in einer Komponente vereinen und so den planerischen und technischen Aufwand verringern. Sie erzeugen am Luftaustritt eine Strahlaufweitung und splitten die aufbereitete Zuluft gleichzeitig in vertikale und in horizontale Anteile auf. Während der vertikale Luftstrom die gezielte Abführung der Schadstoffe und des Oversprays in Bodenrichtung vornimmt, verhindert die horizontale Lufteinbringung die Raumluftinduktion.
Die horizontale Strömungslenkung erfolgt meist mit einem perforierten Kegelstumpf. Dadurch bildet die Zuluft nach ihrem Austritt eine Art Schleier; das Eindringen belasteter Raumluft in den Luftdurchlass wird vermieden. Zusätzliche Gleichrichterelemente bewirken ein gleichmäßiges, turbulenzarmes Ausströmen der Luft über die gesamte Kegelstumpffläche. Der vertikal ausströmende Volumenstrom wird über eine im Zentrum des Kegelstumpfes platzierte Ausblasdüse gelenkt, wobei eine große Austrittsfläche die laminare Luftströmung unterstützt.
Variable Eindringtiefen
Eine variable Luftlenkung ermöglicht daneben unterschiedliche Eindringtiefen, die durch die Hallenhöhe und durch die Bauteilgröße und -form bestimmt werden. Herausfordernd ist es, die turbulenzarme laminare Strömung auch aus großen Höhen zu erzeugen und gleichzeitig in der unmittelbaren Produktumgebung eine Induzierung der unsauberen Raumluft zu verhindern.
Zur Anpassung der Eindringtiefe an die Bauteilposition muss die Strahlaufweitung der Zuluft beeinflusst werden. Beim Industrieluftdurchlass LDA von Emco Klimasorgt ein stufenlos verstellbarer Leitapparat für unterschiedlich große vertikale und horizontale Luftanteile. Befindet sich das für die Oberflächenbeschichtung vorgesehene Bauteil nur 3 m unterhalb des Luftdurchlasses, erfüllen eine breite Strahlaufweitung (etwa 6 bis 8 m) sowie ein geringer vertikaler Impuls die geforderten Bedingungen. Wird hingegen eine hohe Eindringtiefe von 15 m benötigt, tritt der überwiegende Teil des Volumenstroms mit einer hohen vertikalen Austrittsgeschwindigkeit aus, während ein kleiner horizontaler Luftanteil die Vermischung der Raum- mit der Zuluft unterbindet. Die Verstellung des Leitapparats und damit der Eindringtiefe kann manuell, elektrisch oder pneumatisch erfolgen.
Homogenes Temperaturfeld
Darüber hinaus bewirken die Industrieluftdurchlässe neben der Abfuhr von Schadstoffen auch ein örtlich begrenztes homogenes Temperaturfeld. Bei der Fertigung kann punktuell starke Abwärme entstehen, die dann zu großen Temperaturdifferenzen führt. Je größer bzw. höher das Bauteil ist, desto größer auch die Temperaturschichtung in seinem direkten Umfeld.
Hier sorgen die Industrieluftdurchlässe mit der turbulenzarmen Verdrängungsströmung auch aus großen Höhen für die Abfuhr der Wärmelasten und stellen ein homogenes Temperaturfeld rund um den Fertigungsprozess sicher. Die Strahlaufweitung und Untertemperatur der Zuluft wird dabei so angepasst, dass der Luftstrahl auch der jeweils punktuell vorhandenen thermischen Auftriebsströmung entgegenwirkt.
Hans-Helmut Haas,
Produktmanagement Industrielüftung, Emco Klima, Lingen (Ems)
