Prima Klima nach Programm

Kompakt informieren

• Mit Luftkanalnetz-Planungsprogrammen lassen sich die Luftverteilung von RLT-Anlagen geometrisch konstruieren sowie Druckverluste, Temperaturen, Geschwindigkeiten, Schallpegel, Abmessungen und Aufmaße ermitteln.
• Insbesondere die 3D-Planung mit integrierter Berechnung bietet Vorteile, weil geometrische Auswirkungen der Berechnung sofort sichtbar sind und Berechnungsergebnisse grafisch dargestellt werden, sodass Anlagen gezielter optimiert werden können.

Nicht zuletzt durch die Forderung nach energieeffizienten Gebäuden und die damit einhergehende Luftdichtigkeit der Gebäudehüllen gewinnen Anlagen zur geregelten Raumlüftung immer mehr an Bedeutung. Sie verbessern nicht nur das Raumklima und die Raumhygiene, weil Schadstoffe aus der Zuluft herausgefiltert und Emissionen sowie Feuchtigkeit flächendeckend abgeführt werden. Eine integrierte Wärmerückgewinnung vermeidet zudem durch eine konventionelle Lüftung über Fenster oder Zu- und Abluftanlagen entstehende Wärmeverluste und verbessert damit die Energieeffizienz von Gebäuden.

Geregelte Systeme zur Raumlüftung sind in vielen Fällen deshalb unerlässlich. Allerdings brauchen die dafür notwendigen Luftkanalsysteme viel Platz und würden ohne eine sorgfältige Planung und durchdachte Trassenführung unweigerlich mit der Baukonstruktion oder anderen TGA-Gewerken kollidieren. Deshalb ist eine möglichst frühe und präzise Planung erforderlich. Luftkanalnetz-Planungssoftware sorgt dafür, dass RLT-Anlagen sowohl geometrisch als auch rechnerisch optimiert geplant und später problemlos montiert werden können.

Fehldimensionierungen vermeiden

Werden RLT-Anlagen lediglich manuell über das zu belüftende Raumvolumen und die Luftwechselrate, respektive über Tabellen- oder Erfahrungswerte ausgelegt, so führt das häufig zu einer Fehldimensionierung von Anlagen, Hygiene- und Komfortproblemen, störenden Luftgeräuschen und Zugerscheinungen oder zu einer schlechten Raumdurchlüftung.

Bei der Software-Auslegung lassen sich alle wichtigen Parameter und Wechselwirkungen berücksichtigen, damit Lüftungssysteme einen ausreichenden, geregelten, hygienischen und energiesparenden Luftaustausch ermöglichen. Berechnet werden Lüftungskanalnetze auf der Grundlage einschlägiger Normen und Richtlinien. Für die Ermittlung des Volumenstroms für die Wohnungslüftung nach DIN 1946-6 werden zudem zahlreiche Programme angeboten (Frischluft nach Programm, TGA 02-2014,  Webcode  574364), die Berechnungsergebnisse teilweise direkt für die Auslegung der Luftführung übergeben können.

Die Lüftungskanalnetzberechnung hat eine für alle Lastfälle ausreichende Dimensionierung von Anlagenkomponenten zum Ziel, damit im Anlagenbetrieb alle erforderlichen Volumenströme erreicht werden. Dabei muss jeder Baustein der Anlage auf Grundlage physikalischer Gesetzmäßigkeiten sowie form- und materialabhängiger Werte ausgelegt werden. Dazu gehören hydraulische und formabhängige Reibungswerte (R-Werte) der Luftkanäle, empirisch ermittelte Druckverlustbeiwerte (Zeta-Wert) von Formstücken und Anlagenkomponenten, wie Außenluftgittern, Filtern, Schalldämpfern, Klappen etc.

Kriterien zur Dimensionierung

Lüftungskanalnetze können nach mehreren Kriterien dimensioniert werden: Mit konstantem R-Wert (spezifischer Druckverlust), nach einer vorgegebenen Druckdifferenz (Gesamtdruckverlust), auf Grundlage einer maximalen Kanalhöhe oder mit einer bestimmten Luftgeschwindigkeit, um Strömungsgeräusche zu vermeiden. Lassen sich die Vorgabewerte nicht nur für die gesamte Anlage, sondern auch einzelnen Teilabschnitten zuordnen, können beispielsweise Trassen im Keller für höhere Geschwindigkeiten / R-Werte ausgelegt werden, als in den Wohngeschossen.

Für die Berechnungen notwendige Daten und Randbedingungen, wie Rauhigkeiten, Temperaturen, Wärmeleitzahlen etc. werden entweder als Standardwerte vorgegeben oder es können in den Programmen dem gesamten Kanalsystem, Teilsträngen oder einzelnen Bauteilen individuelle Werte zugeordnet werden.

Berechnet werden wichtige Parameter, wie Rohr- und Kanaldimensionen, Geschwindigkeiten, Drücke, Luftmengen, Temperaturverläufe und Wärmeverluste, teilweise auch die Schallpegel für jeden Strömungsweg nach VDI 2081 [6] sowie die Luftkanaloberfläche für die Ausschreibung, Materialbestellung, Fertigung, Isolierung und Abrechnung.

Aufgrund der Ergebnisse der Druckverlust-, Temperatur- und Akustikberechnung lässt sich das Kanalnetz interaktiv durch Änderung der Kanalabmessungen, der Kanalausführung, der Geschwindigkeiten, der Isolierung und anderer Parameter optimieren. Durch die Visualisierung der Berechnungsergebnisse im dreidimensionalen CAD-Modell wird das Verhalten der Komponenten in der Anlage deutlich, sodass die Anlage schneller und gezielter optimiert werden kann. Sind die Bauteile mit Preisen hinterlegt, lässt sich über die Stückliste zudem die kostengünstigste bzw. mit weiteren Parametern die wirtschaftlichste Alternative ermitteln.

Automatismen vereinfachen die Planung

Diverse Funktionen können die Anlagenplanung vereinfachen und beschleunigen: Bei Richtungsänderungen wird selbstständig ein Bogen eingefügt, bei Verzweigungen ein T-Formstück etc. Werden Elemente nachträglich ergänzt oder entfernt, wird das betroffene Teilstück automatisch geöffnet bzw. geschlossen. Funktionen, wie das Kopieren, Drehen, Spiegeln oder Strecken bereits erstellter Teilstücke, verkürzen ebenfalls die Bearbeitungszeit.

Zahlreiche Programme prüfen das gesamte Kanalsystem auf Plausibilität – beispielsweise, ob benachbarte Bauteile dasselbe Querschnittsprofil aufweisen. Bei Querschnittsveränderungen wird sichergestellt, dass aufeinanderfolgende Bauteile geometrisch zueinander passen.

Es wird teilweise auch geprüft, ob ein Kanalstrang entlang einer vorgegebenen Trasse gefertigt und montiert werden kann, d. h. ob zum Beispiel mehrere aufeinander folgende Richtungswechsel bei einem vorgegebenen Kanalquerschnitt nicht zu eng sind, beziehungsweise ob dabei benachbarte Objekte tangiert werden.

Eine integrierte Kollisionskontrolle sorgt zudem dafür, dass kein Kanalstrang mit einem anderen Objekt des Lüftungsnetzes oder mit der Gebäudestruktur ins Gehege kommt. Mehrere haustechnische Gewerke umfassende Planungsprogramme prüfen darüber hinaus, ob gegebenenfalls gewerkeübergreifende Kollisionen bestehen.

Auch die Einregulierung und Inbetriebnahme des Kanalsystems wird teilweise unterstützt: Mit einem parallel zur Berechnung erstellen Report-Protokoll lassen sich komplexe Kanalsysteme schneller einregulieren, denn darin sind alle Blendenquerschnitte, Klappeneinstellungen und die an Lüftungsgittern und Auslässen abzudrosselnden Drücke enthalten.

Welche Merkmale sind wichtig?

Vieles spielt bei der Auswahl von Luftkanalnetz-Planungssoftware eine Rolle: Handelt es sich um eine CAD-Software mit aufgesetzter Berechnungsfunktion oder eine CAE-Lösung mit integrierter Konstruktion und Berechnung? Ist sie 2D-, 3D- oder BIM-fähig? Kann sie gleichzeitig auf mehreren Arbeitsplätzen eingesetzt werden? Ist sie eigenständig lauffähig oder handelt es sich um einen Programm-Aufsatz, der zusätzlich eine kostenpflichtige und regelmäßig zu aktualisierende Basis-Software voraussetzt?

Nahezu alle Programme unserer Marktübersicht eignen sich für die Planung, Optimierung oder Erweiterung von Zuluft-, Abluft-, Umluft- oder Mischluftanlage in Wohn- und Nichtwohngebäuden oder in der Industrie.

Eingegeben werden Leitungsnetze als Baumstruktur, als Leitungsschema, grundrissorientiert oder dreidimensional anhand einer Einstrich-Grafik. Die Linien repräsentieren jeweils die Mittelachsen der Lüftungskanäle, die Kanäle selbst werden mit dem berechneten Querschnitt automatisch generiert und miteinander verbunden. Ist ein Planungsassistent vorhanden, schlägt dieser beispielsweise eine optimale Trassenführung vor.

Alle voll- oder halbautomatisch generierten Objekte sollten geometrisch sowie in ihren Eigenschaften nachträglich modifiziert werden können. Integrierte Bibliotheken sollten die Verwendung herstellerspezifischer oder herstellerneutraler Luftkanalnetz-Bauteile, respektive den Import von Bauteilen per ISO-16757- bzw. VDI-3805-Schnittstelle ermöglichen.

Ausgelegt werden die gesamte Anlage oder Kanalteile nach der gewählten maximalen Luftgeschwindigkeit, dem maximalen R-Wert oder Druckverlust, der Kanalhöhe oder dem Kanaldurchmesser. Je nach Programmkonzept erfolgt die Berechnung integriert oder extern, auf der Basis herstellerspezifischer oder -neutraler Produktdaten. Neben R- und Zeta-Werten sollten dabei auch die lokalen Werte für den Luftdruck, die Lufttemperatur und -feuchte berücksichtigt werden.

Um nicht am Ende doch noch zusätzliche Berechnungen anstellen zu müssen, sollte Luftkanalnetz-Planungssoftware für den Einsatz in TGA-Planungsbüros Luftmengen, Kanaldimensionen, Luftvolumenströme und -geschwindigkeiten, den statischen Druck, den Streckendruck, den zu drosselnden Druck und den Ventilatordruck, ferner Temperaturverläufe, Luftfeuchten und Schallpegel berechnen. Tabellarische oder grafische Stücklisten unterstützen die Ausschreibung, Fertigung und Montage ebenso wie Auflistungen der Kanaloberflächen, VOB-gerechte Aufmaße der Kanale und ihrer Dämmung bzw. Schwitzwasserisolierung.

Welche Software sich für eine konkrete Aufgabe ohne Zwischenschritte eignet, zeigt die von Programm zu Programm sehr unterschiedlich Berücksichtigung der unter „Normen, Literatur, Quellen“ aufgelisteten Regelwerke. 3D- und BIM-konforme Programme unterstützen darüber hinaus automatisierte gewerkebezogene oder -übergreifende Plausibilitätskontrollen und Kollisionsprüfungen. Schnittstellen zu CNC-Fertigungsprogrammen, zum Beispiel Klimax, Lockformer, viaDuct etc., ermöglichen eine numerisch gesteuerte Fertigung von Lüftungskanälen.

Bei den Preisangaben für die Software ist zu beachten, dass zu den Softwarekosten für die Luftkanalnetz-Planungssoftware gegebenenfalls Kosten für eine Basissoftware sowie Wartungsvertragskosten und eventuelle Schulungskosten hinzukommen.

Was bietet der Markt?

Rund 20 deutschsprachige Programme für die Luftkanalnetz-Planung und -Berechnung gibt es. Das Angebot reicht von numerischen Berechnungsprogrammen mit grafischer Baumstruktur-Darstellung (TGA-Lüftung), über 2D-CAD-Programme mit Berechnungsfunktion (HT2000-CAE – KWL), bis hin zu 3D-CAD bzw. OpenBIM-Lösungen (DDS-CAD, liNear Analyse Ventilation, Plancal nova etc.).

Lassen sich einzelne Teilstränge noch relativ gut alphanumerisch beschreiben und lokalisieren, wird es mit der Komplexität des Leitungssystems zunehmend schwieriger, sich ausschließlich anhand kryptischer Elementbezeichnungen und Baumstrukturen zurechtzufinden. CAD-basierte Programme vermeiden „Blindflüge“, weil jederzeit sichtbar ist, welches Bauteil in welchem Teilstrang gerade berechnet wird.

Allerdings lassen einige Programme im Hinblick auf die Berechnungsmethoden etwas an Transparenz vermissen. Ob Tabellendaten oder exakte Zeta-Werte und andere Parameter, Einzelelemente oder auch Wechselwirkungen berücksichtigt werden oder welche Formeln, Richtlinien und Normen zugrunde liegen, ist nicht immer ersichtlich, sodass man die Berechnungsergebnisse für kritische Stellen hinterfragen muss.

Auch wenn einigen Programmen die Berechnungs-Transparenz fehlt – die RLT-Anlagenplanung ist ohne Software heute nicht mehr denkbar. Immer kürzere Planungs- und Bauzeiten, immer kleinere Technik- und Installationsräume bei gleichzeitig steigenden Komfortansprüchen durch Mieter, Nutzer und Betreiber haben Planungs- und Berechnungsprogramme in der Lüftungstechnik zu unverzichtbaren Werkzeugen gemacht. Sie machen eine rationelle und wirtschaftliche Berechnung komplexer Anlagen überhaupt erst möglich und vereinfachen die Optimierung.Marian Behaneck

Normen, Literatur, Quellen

 [1] DIN 1946-4 Raumlufttechnik – Teil 4: Raumlufttechnische Anlagen in Gebäuden und Räumen des Gesundheitswesens. Berlin: Beuth Verlag, Dezember 2008

 [2] DIN 1946-6 Raumlufttechnik – Teil 6: Lüftung von Wohnungen – Allgemeine Anforderungen, Anforderungen zur Bemessung, Ausführung und Kennzeichnung, Übergabe/Übernahme (Abnahme) und Instandhaltung. Berlin: Beuth Verlag, Mai 2009

 [3] DIN 1946 7 Raumlufttechnik – Teil 7: Raumlufttechnische Anlagen in Laboratorien, Berlin: Beuth Verlag, Juli 2007

 [4] VDI 2052 Blatt 1 Raumlufttechnik – Küchen (VDI-Lüftungsregeln). Berlin: Beuth Verlag, April 2017

 [5] VDI 2078 Berechnung der thermischen Lasten und Raumtemperaturen (Auslegung Kühllast und Jahressimulation). Berlin: Beuth Verlag, Juni 2015

 [6] VDI 2081 Blatt 1: Geräuscherzeugung und Lärmminderung in Raumlufttechnischen Anlagen. Berlin: Beuth Verlag, Juli 2001

 [7] VDI 2082 Raumlufttechnik – Verkaufsstätten (VDI-Lüftungsregeln). Berlin: Beuth Verlag, Juli 2010

 [8] VDI 2089 Blatt 1 Technische Gebäudeausrüstung von Schwimmbädern – Hallenbäder. Berlin: Beuth Verlag, Januar 2010

 [9] DIN EN 13 779 Lüftung von Nichtwohngebäuden – Allgemeine Grundlagen und Anforderungen für Lüftungs- und Klimaanlagen und Raumkühlsysteme. Berlin: Beuth Verlag, September 2007

[10] DIN 18 017-3: Lüftung von Bädern und Toilettenräumen ohne Außenfenster – Teil 3: Lüftung mit Ventilatoren. Berlin: Beuth Verlag, September 2009

[11] Verordnung über Arbeitsstätten (Arbeitsstättenverordnung – ArbStättV) vom 12. August 2004 (BGBl. I S. 2179), zuletzt durch Artikel 1 der Verordnung vom 30. November 2016 (BGBl. I S. 2681) geändert. Download auf www.gesetze-im-internet.de

[12] DIN 18 379: VOB Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleistungen – Teil C: Allgemeine Technische Vertragsbedingungen für Bauleistungen (ATV) – Raumlufttechnische Anlagen. Berlin: Beuth Verlag, September 2016

[13] Trogisch, A.: Planungshilfen Lüftungstechnik, VDE Verlag, Berlin 2015

[14] www.druckverlust.de Druckverlust-Online-Rechner

[15] www.fgk.de Fachverband Gebäude-Klima

[16] www.wohnungslueftung-ev.de Bundesverband für Wohnungslüftung

Auswahl weiterer Produkte

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