Nur eine aerodynamische Luftführung spart Energie

12.04.2012 | Veröffentlicht in Ausgabe 04-2012

Bild 1: Funktion des Weitwurf-Düsensystems Synchrostream mit schwenkbarer Düse

Um den Luftaustausch an Türen und Toren möglichst einzuschränken und dadurch Energie zu sparen sowie den Komfort zu erhöhen, lassen sich Luftschleieranlagen einsetzen. Für deren effektive Arbeitsweise ist das Ausblassystem maßgeblich verantwortlich. Das spezielle Weitwurf-Düsensystem Synchrostream von TTL arbeitet auch bei Volllast leise und verbraucht wenig Energie.

Luftströmungen in einem Gebäude entstehen durch äußere Einflüsse sowie durch die mehr oder weniger hohen Ansprüche der Bewohner oder Beschäftigten an das Raumklima. Generell werden solche Strömungen durch die Gebäudegeometrie, die physikalischen und klimatischen Bedingungen beeinflusst. Insbesondere atmet das Gebäude über seine Öffnungen. Da eine freie Luftströmung bestrebt ist, den Weg des geringsten Widerstandes zu nehmen, kommt es zu einer intensiven Luftströmung insbesondere an Stellen mit großen Querschnitten, nämlich an geöffneten Türen und Toren.

Aber genau hier soll der Luftaustausch möglichst effektiv vermieden werden, um die energetische Bilanz des Gebäudes nicht zu verschlechtern und um ein behagliches Gebäudeklima aufrechtzuerhalten. Wirkungsvoll erreichen lässt sich dies mit Luftschleieranlagen. Die Wirkung solcher Anlagen ist maßgeblich vom eingesetzten System abhängig. Wesentlich beeinflusst wird der Wirkungsgrad der Luftschleieranlagen durch ihr Ausblassystem. Je effektiver es ist, desto weniger Primärenergie wird benötigt, um den Luftaustausch an der geöffneten Tür zu unterbinden.

Aerodynamische Luftführung mit System

Besonders effektiv arbeitende Luftschleieranlagen beinhalten daher technisch an-spruchsvolle Düsensysteme mit aerodynamisch optimierten Luftführungselementen. Beispiel dafür ist das technologisch ausgereifte, hocheffiziente und energiesparende Weitwurf-Düsensystem Synchrostream (Bild 1). Durch Schräglenker verbundene Strömungsprofile bilden hier eine schwenkbare Düse mit Mittelsteg und bewirken eine turbulenzarme und gleichförmige Parallelströmung. Strömungsoptimierte Randprofile verhindern Luftverwirbelungen in den Randbereichen der Düse.

Durch den großen Schwenkbereich der Düse von bis zu 35° in beide Richtungen kommt es zu einer Querschnittsverengung in der Düse, was zu einem Geschwindigkeitszuwachs des Luftstrahles führt und folgerichtig dessen Strahlweite erhöht. Durch parallel angeordnete, rechnerunterstützt mittels CFD (Computational Fluid Dynamics) ermittelte strömungsoptimierte Düsenprofile wird der Luftstrahl gebündelt und verlässt nahezu ohne Turbulenzen das Düsensystem. Demzufolge bildet sich eine stabile Kernstrahlzone, was wiederum den Luftstrahl ebenfalls deutlich verlängert.

Unterschiede bei Luftgeschwindigkeit und Trennwirkung

Das Diagramm (Bild 2) zeigt den Abbau der Luftgeschwindigkeit untersuchter Ausblassysteme entlang einer Strahlachse. Gegenübergestellt sind ein herkömmliches und das TTL Weitwurf-Düsensystem sowie Luftschleieranlagen mit Tropfenlamellen und Steggitter (Gleichrichter). Es ist deutlich erkennbar, dass bei herkömmlichen Anlagen die Luftgeschwindigkeit schneller abgebaut wird. Dies hat zur Folge, dass sich der Luftstrahl bereits vor dem Erreichen des Bodens auflöst und die Luftschleieranlage keine Wirkung entfalten kann.

Untermauert wird diese Feststellung durch die folgenden Bilder. Deren Grundlagen sind CFD-Berechnungen eines Schweizer Institutes. Herangezogen wurden Luftschleieranlagen der gleichen Bauart mit unterschiedlichen Ausblassystemen. Das Bild 3 verdeutlicht die unzureichende Wirkung einer Luftschleieranlage mit einem herkömmlichen Ausblassystem mit Steggitter. Das Bild zeigt, dass sich der Luftstrahl bereits vor dem Erreichen des Bodens auflöst. Als Folge strömt im Fußbodenbereich Kaltluft ein. In Bild 4 ist die Wirkungsweise des Weitwurf-Düsensystems Synchrostream zu sehen. Bei gleichem Volumenstrom ist die Wurfweite deutlich größer, der Luftstrahl erreicht den Boden und die Funktion ist einwandfrei gegeben.

Zusammenfassung

Gleiche Bedingungen vorausgesetzt, ist mit dem Weitwurf-Düsensystem Synchrostream eine sichere Trennung von Luftmassen möglich, während bei herkömmlichen Ausblassystemen die Funktion in Frage gestellt werden muss. Als Folge dieser unzureichenden Wirkung ist mit erhöhtem Kaltlufteinfall zu rechnen. Einströmende Kaltluft im Fußbodenbereich beeinträchtigt die Behaglichkeit für den Menschen und führt dazu, dass die dahinter liegenden Räume mit einem hohen Primärenergieeinsatz temperiert werden müssen. Die Thermografieaufnahmen 5 und 6 unterstreichen dies an einem praxisbezogenen Beispiel. In Bild 5 ist zu erkennen, wie wegen einer ineffizienten Luftschleieranlage mit herkömmlichem Ausblassystem Kaltluft (blauer bis violetter Farbbereich) in das Gebäude eindringt. Das Bild 6 macht hingegen deutlich, dass die Luftschleieranlage mit Weitwurf-Düsensystem Synchrostream die Luftmassen im Innen- und Außenbereich sicher voneinander trennt.

Bei der Auswahl einer Luftschleieranlage darf der Anschaffungspreis keinesfalls das alleinige Entscheidungskriterium sein. Vielmehr müssen die gesamten Life-Cycle-Kosten gegenübergestellt werden. Dabei gehen vor allem die unterschiedlichen Primärenergiekosten ein, die eine effiziente und eine ineffiziente Luftschleieranlage verursachen. Anlagen mit Weitwurf-Düsensystem Synchrostream zeigen klare Vorteile: