Hallen effizienter lüften

Natürlich kann es – mit Blick auf die Unterschiedlichkeit dieser Anlagen – keine Pauschallösung geben. Vor diesem Hintergrund sichten Lösungsanbieter wie die Luftmeister GmbH die jeweiligen Bestandsanlagen generell vor Ort, bevor die passenden Maßnahmen projektiert und vorgestellt werden. Neben „Klassikern“ unter den Effizienzmaßnahmen, wie vor allem

treten zuletzt vor allem Effizienzlösungen in den Vordergrund, die vielen Betreibern noch gar nicht bewusst sein dürften:

Was ist eine Luftbilanz?

Eine ausgeglichene Luftbilanz entsteht, indem sich die zuströmenden und abströmenden Volumenströme einer Fertigungshalle zu jedem Zeitpunkt entsprechen. Liegt dies nicht vor, so entstehen:

Bild 1 verdeutlicht die Zusammenhänge.

Gelingt es, durchgehend eine ausgeglichene Luftbilanz aufrecht zu halten, so hat dies deutliche Einsparungen zur Folge. Es darf nach Luftmeister-eigener Abschätzung davon ausgegangen werden, dass die Hallen-RLT-Anlagen im Durchschnitt und im Jahresmittel ein Luftbilanz-Ungleichgewicht von 10 Prozent des Gesamtvolumenstroms und mehr aufweisen. Eine Wirtschaftlichkeitsberechnung (Bild 2) zeigt – basierend auf Wetterdaten – welchen Kosteneffekt dies hat.

Bild: Luftmeister

So wird die Luftbilanz ausgeglichen

Wie kann die Luftbilanz dauerhaft ausgeglichen werden? Die Grundidee hierfür ist einfach: es müssen alle relevanten Zuluft- und Abluft-Volumenströme (auch Absaugungs-Volumenströme zählen hierzu) kontinuierlich erfasst werden. Diese Messwerte werden der GLT zugeführt, die zu jedem Zeitpunkt durch entsprechende Ansteuerung der Ventilator-Frequenzumrichter sicherstellt, dass die Volumenströme in Summe ausgeglichen sind.

Weniger trivial ist die technische Durchführung, insbesondere mit Blick auf die Volumenstrom-Erfassung. In der Praxis verlaufen die meisten Luftkanäle nicht geradeaus, sondern weisen zahlreiche Krümmer und Reduzierungen auf. Dadurch verteilen sich die Luftströmungen ganz ungleich über die Querschnittsfläche – der Fachmann spricht von asymmetrischer Strömungsverteilung. Mit herkömmlichen Messmethoden (klassische Staudrucksonden mit Differenzdruckauswertung oder gar nur punktuell messende Hitzdraht-Messlösungen) entstehen unter diesen Voraussetzungen hohe Messfehler von 20 Prozent und mehr.

Spezielle Sondengeometrie reduziert Messfehler

Luftmeister hat zur Lösung dieser Herausforderung eine spezielle Sondengeometrie entwickelt und auch eine passende Kalibriermethode, beide wurden patentiert. Bild 3 zeigt auf, dass bei der Sondenbauweise auf eine „offene Rinne“ gesetzt wird, die sämtliche Strömungsvektoren entlang der Sondenlänge berücksichtigt. Zudem werden i.d.R. mehrere Sonden gesetzt, um etwa der Ungleichverteilung in den vier Quadranten Rechnung zu tragen. Nicht zuletzt gilt es, mit einer soliden Multipunkt-Kalibration die vorhandene Asymmetrie passend abzubilden.

In vielen Fällen, vor allem wenn es um die zentralen Volumenströme ganzer RLT-Anlagen geht, können anstelle spezieller Sonden auch Ringdüsen als Wirkdruckgeber verwendet werden. Häufig wurden bereits seitens des RLT-Geräteherstellers die entsprechenden Differenzdruck-Abgriffe an die Einlaufdüsen der Ventilatoren angeschlossen und aus dem Gehäuse herausgeführt.

Hier muss allerdings beachtet werden, dass die Volumenstrom-Angaben, die sich oftmals in der Form „Volumenstrom = k-Faktor x Wurzel (Differenzdruck)“ finden, stark fehlerhaft sind. Auch diese müssen von einer messtechnischen Fachfirma eingemessen werden, um Luft-Volumenströme mit der erforderlichen Genauigkeit zu erbringen.

Bild: Luftmeister

Bild: Luftmeister

Die dezentralen Volumenströme in der Halle müssen regelmäßig den tatsächlichen Gegebenheiten angepasst werden.

Luftverteilung immer wieder prüfen und neu organisieren

Einen weiteren zentralen Effizienzansatz stellt die „Luftverteilung“ dar. Auch hier ist der Grundgedanke recht einfach und einleuchtend: Die dezentralen Volumenströme, die innerhalb der Halle eingebracht (Zuluft) und ausgebracht (Abluft) werden, entsprechen schon aufgrund „historischer“ Änderungen vielfach bereits seit langem nicht mehr den wirklichen Anforderungen.

Denn seit vor Jahren oder Jahrzehnten das Luftverteilsystem geplant, errichtet und eingestellt wurde, wurden ganze Maschinenstraßen umgestellt, ersetzt oder ergänzt, wurden personalintensive Bereiche durch Automatisierung zu menschenleeren Bereichen, kamen neue Produkte mit neuen Anforderungen an die Luftversorgung hinzu.

Diesen schrittweisen Veränderungen der Lüftungsanforderungen folgten nur in wenigen Fällen auch Anpassungen der Luftverteilung. Das hat zur Folge, dass einige Bereich unter starker Unter- oder auch Überversorgung „leiden“. Während die Bereiche mit „Überversorgung“ kaum auffallen (dort ist halt die Luft angenehm), beschweren sich die Mitarbeiter der unterversorgten Bereiche über die schlechte Luftqualität. Diese entsteht zum Beispiel dadurch, dass die erforderliche Zuluft nicht direkt dem betroffenen Bereich zugeführt wird, sondern z. B. 20 oder 50 m entfernt. So muss sie benachbarte Zonen durchdringen, bevor sie – bereits belastet – als „Zuluft“ in den unterversorgten Bereich kommt.

In Bild 4 wird aufgezeigt, wie dieses Problem gelöst werden kann. In einem ersten Schritt erfolgt eine „Ist-Aufnahme“ der dezentralen Abluft- und Zuluftvolumenströme. Meist gilt es, diese Messwerte mit passenden Handmessgeräten im Deckenbereich der Hallen zu erfassen. Durch Aufzeigen der örtlichen Verteilung (Mapping) wird dem Betreiber verdeutlicht, wie sich die aktuelle Luftverteilung wirklich darstellt.

Auf dieser Basis kann in einem zweiten Schritt gemeinsam mit dem Betreiber entschieden werden, welche Luftmengen „umverteilt“ werden sollten und auch technisch umverteilt werden könnten. In der Praxis ist das meist komplexer, als dies auf den ersten Blick aussieht, da eine Veränderung jeder Klappenstellung auch in allen benachbarten Luftleitungen den Durchfluss ändert. Es empfiehlt sich insofern auch hier, auf erfahrene Techniker zurückzugreifen, damit der gewünschte Verteilungszustand schon nach wenigen Schritten (Iterationen) erreicht wird.

Der Maßnahme „Luftverteilung“ kann nicht in gleicher Trennschärfe wie die „Luftbilanz“ eine Wirtschaftlichkeit zugeordnet werden. Im Grunde geht es darum, die kostspielig aufbereitete bzw. abgeführte Luft zuletzt an den Stellen verfügbar zu machen, wo sie den höchsten Nutzen bringt. Der von nun an besser versorgte Mitarbeiter, aber auch die verbesserte Produktqualität, werden es danken. ■

www.luftmeister.de

Dipl.-Wirtsch.-Ing. (TU) Jens Amberg,

Geschäftsführender Gesellschafter der Luftmeister GmbH, Kirchzarten.

Bild: Luftmeister / Amberg