Lüftung effizienter gestalten.
Bauingeneure, Industrieunternehmen und Facilitymanager kennen die Problematik der penetranten Behörden verlangen die Anwendung und Einhaltung von Vorschriften und Richtlinien, die teilweise schon lange bestehen, deren Anwendung und Beachtung aber bisher nicht überwacht wurde. Es gilt hier unter anderem zu beachten:
DIN 1946
VDI 2052 Raumlufttechnische Anlagen für Küchen
Lebensmittelhygiene-Verordnung der Länder
ASR Arbeitsstätten-Richtlinien
Richtlinien über brandschutztechnische Anforderungen an Lüftungsanlagen
Wärmeschutzverordnung
Bauordnungen der Länder
Die Verwaltungsgerichte und Behörden geben Auskunft, welche Auflagen im Einzelfall zu erfüllen sind. Ganz allgemein kann gesagt werden, dass es heute in der Gastronomie zum Ausrüstungs-Standard gehört, sowohl für die Gasträume wie auch für die Küche Zu- und Abluftanlagen mit ausgeglichener Luftbilanz einzubauen. Die Berechnung der erforderlichen Zu- und Abluftmengen ergibt sich für den Gastraum-Bereich nach der DIN 1946 und für die Küche nach VDI 2052.
Bild 1: Anlagenschema einer Be- und Entlüftungsanlage für eine Küche und ein Restaurant.
Im Prinzip, ist für Küchen und Restaurant eine getrennte Zu- und Abluftanlage erforderlich. Aufgrund der Lebensmittel-Hygiene-Verordnung und auch VDI 2052 ist ein Nach strömen von Schadstoffen, bzw. verunreinigter Luft in die Küche unbedingt zu vermeiden. Selbst eine ausgeglichene Luftbilanz genügt vielen Behörden nicht. Sie verlangen einen 10%igen Überdruck für den Küchenbereich zum Schutz der Lebensmittel vor Schadstoffen und Bakterien. Das die Zuluft aus unbedenklicher Umgebung zu entnehmen und ausreichend zu filtern ist, wird vorausgesetzt.
Unter diesen Voraussetzungen betrachtet entsteht natürlich ein sehr hoher Lüftungswärmebedarf, der ohne Wärmerückgewinnung zu unwirtschaftlichen Heizanlagengrößen und ökologisch sinnlosem Brennstoffverbrauch führt.
Um nun die Betriebskosten einer Lüftungsanlage und hierbei die Wirtschaftlichkeit einer Wärmerückgewinnung überblicken zu können, empfiehlt sich ein einfaches Rechenspiel.
– Gastraum 300 m3 für ca. 60 – 70 Personen
– Küche mit Mittelhaube 1,50 x 2,00 m (oder Wandhaube 3,00 m).
Es errechnet sich nach DIN 1946 für den Gästeraum ca. 3000 m3/h, was einem 10fachen stündlichem Luftwechsel entspricht, und nach VDI 2052 werden sich für die Küche ebenfalls etwa 3000 m3/h als erforderliche Luftmenge ergeben.
Bei der Ermittlung des Lüftungswärmebedarfs wollen wir ebenfalls von Mindest- und Jahres-Durchschnittswerten ausgehen, deswegen legen wir eine Temperatur-Differenz zwischen innen und außen von 25 K, eine Betriebszeit von 8 Stunden bei 200 Heiztagen pro Jahr zugrunde. Für diese Anlage errechnet sich ein Lüftungswärmebedarf von
= 3000 m3/h · 0,36 kW/h= (m3 · K) · 25 K = 27 kW (für beide Anlagen also 54 kW Gesamtleistung)
Diese Gesamtleistung müsste von der Heizanlage des Hauses zusätzlich erbracht werden. Bei ca. 8 Betriebsstunden täglich ergeben sich 432 kW/h/Tag. Pro Jahr mit 200 Heiztagen sind das ca. 86000 kW/h oder ca. 10000 Liter Heizöl. Das entspricht dem Wärmebedarf von 2 Einfamilienhäusern.
Mit dieser Gesamtwärmemenge können wir mit einer Wärmerückgewinnung leicht 60% zurückhalten, um damit die Zuluft zu temperieren. Wir vermindern damit den Zuluftwärmebedarf um mindestens 60%, was einer Jahreseinsparung von über 50000 kW/h oder ca. 6000 Liter Heizöl entspricht. Hierbei ist noch nicht berücksichtigt, dass die ins Freie geblasene Abluft in Wirklichkeit eine vor allem in der Küche noch größere Abluftwärmemenge enthält, weil die abgesaugte Warmluft über dem Herd meistens 40°C warm ist und dabei noch eine relative Feuchte von 50 – 60% aufweist.
Rechnen wir nochmal nach, so stellen wir fest, dass wir aufgrund der höheren Ablufttemperatur und der Kondensationswärme in der Küche den Lüftungswärmebedarf voll aus der Abluft decken können, während wir in der Gaststätte rechnerisch etwa 40% nach heizen müssen. Das wären dann nur noch ca. 11 kW die von der Zentralheizung für den Lüftungswärmebedarf aufzubringen wären.
In Kontex des bis hier gesagten, lässt sich die Wirtschaftlichkeit einer Wärmerückgewinnung also nachweisen und ausrechnen, in wie vielen Jahren sich die Investition amortisiert.
Bei der Gegenüberstellung von Lüftungswärmebedarf und Transmissions- Wärmebedarf fällt im Gastronomie Bereich auf, dass der Lüftungswärmebedarf der wesentlich höhere Wert ist. Es nützt also wenig, gut isolierte Fenster einzubauen und Wände und Decken zu dämmen, wenn man nicht gleichzeitig auch den Lüftungswärmebedarf durch Wärmerückgewinnung entscheidend vermindert.
Bild 2: Plattenwärmetauscher mit einem Wirkungsgrad von 60%.
Die verschiedenen Systeme der Wärmerückgewinnung wie Rotations- (Regenerativ-) Wärmetauscher, Kreislaufverbundsysteme, Wärmerohrtauscher, Wärmepumpen und Kreuzstrom-Plattentauscher dürften in der Fachwelt hinreichend bekannt sein. Die beispielhafte Funktion eines Kreuzstrom-Wärmetauschers mit ca. 60% Wirkungsgrad. Bei Betrachtung der Temperaturen wird deutlich, dass bei Erhöhung der Ablufttemperatur auf 40°C, was in vielen Großküchen der Fall ist, sich die Zulufttemperatur um 6°C erhöht und in einen Bereich kommt, der eine Nachheizung erübrigt.
In Gasträumen und Restaurants, Büros, Versammlungsräumen wie auch im Wohnhaus, ist eine höhere Abluft-Temperatur keinesfalls vorhanden und eine Nachheizung der Zuluft sinnvoll und erforderlich. Die Nachheizung der Zuluft erfolgt meisst mit einem nachgeschalteten Wasser-Luft-Wärmetauscher, der an die Zentralheizung angeschlossen wird. Es ist aber ein separater Heizkreis erforderlich, um die Regelbarkeit und Verfügbarkeit zu gewährleisten. Fehlt diese Möglichkeit, so kann auch eine Wärmepumpe eingesetzt werden. Immerhin hat die Fortluft nach Bild 2 noch +12°C, und es lohnt sich durchaus, diese Wärme zu nutzen und auf die Zuluft zu übertragen. (www.inoxair.de)
Bild 3: Lüftungskombination mit integrierter Wärmepumpe; Lastfälle Sommer und Winter.
Es gibt hierzu Lüftungskombinationen, in die eine Wärmepumpenanlage samt Austauschern und Verdichtern integriert ist. Durch Umschaltventile läßt sich der Kreislauf des Kältemittels umkehren, man kann also nicht nur im Winter die Zuluft Nachheizen, sondern im Sommer auch angenehm kühlen. Immerhin erreicht die Wärmepumpe etwa der Leistungszahl 3 – 4 und hat damit zur Nachheizung im Winter einen Wirkungsgrad der mindestens um das dreifache höher ist, als eine direkte elektrische Nachheizung. 1 kW/h Strom ergibt also 3 – 4 kW Heizenergie. Insofern ist es ökologisch unvertretbar, dass zur Lufterwärmung und Nachheizung Elektro-Heizregister von 10 kW und mehr.
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