Dichtheitsklasse C schnell amortisiert

Während in der Vergangenheit bei der Angabe des Wirkungsgrades von Ventilatoren häufig um die Stellen nach dem Komma gestritten wurde, fand das Luftleitungsnetz einer raumlufttechnischen Anlage (RLT-Anlage) kaum Beachtung. Leckagen in einer Größenordnung von 10 % und mehr wurden zugunsten niedriger Investi­tionskosten für das Luftleitungssystem – oder aus Unwissenheit – in Kauf genommen.

Klima- und Energie- und Betriebskostendiskussionen machen heute aber klar, dass an allen Stellen einer RLT-Anlage viel genauer hingeschaut werden muss. So messen nun der Dichtheit von Luftleitungen in jüngster Zeit erschienene Regelwerke eine hohe Bedeutung zu. Beispielsweise wird die Dichtheitsklasse C als Mindestdichtheitsklasse für viele Fälle empfohlen (DIN EN 13779). Dies erfordert eine Reduzierung der Leckagen auf ¹/₁₀ der bislang üblichen Werte, die bei Verwendung von Bauteilen der Dichtheitsklasse A zulässig sind. Ohne den Einsatz speziell für die Dichtheitsklasse C geeigneter Bauteile in Verbindung mit höchster Transport- und Montagequalität ist dieses Ziel jedoch nicht zu erreichen.

Zusätzlich sind während des Montageprozesses im Interesse der Qualitätssicherung und einer problemlosen Abnahme stichprobenartige Dichtheitskontrollen dringend anzuraten, um später aufwendige Nachbesserungen im Lüftungssystem zu vermeiden.

Auswirkungen von Leckverlusten

Um die Funktion einer RLT-Anlage sicherzustellen, müssen die Leckverluste bis zum Zielort durch eine Erhöhung des geförderten und aufbereiteten Luftvolumenstroms ausgeglichen werden. Dabei besteht folgender Zusammenhang: Die interne Druckdifferenz im Gerät wächst mit dem Quadrat der Luftgeschwindigkeit (bzw. dem Luftvolumenstrom). Dadurch erhöht sich die spezifische Ventilatorleistung (SFP-Faktor = Leistungsaufnahme des Ventilators/Volumenstrom in [W/(m³/s)]) ebenfalls mit der 2. Potenz. Die durch undichte Luftleitungen hervorgerufenen Mehrkosten für den Betrieb der Anlage sind also deutlich höher, als der prozentuale Anteil der Leckverluste bezogen auf den Fördervolumenstrom.

Leckverluste treten unkontrolliert aus. Es kann deshalb nicht damit gerechnet werden, dass diese Luft im positiven Sinn für den Raum wirksam wird. Leckvolumenströme sind demzufolge nutzlos aufbereitete und geförderte Luftströme und sollten darum möglichst weitgehend vermieden werden. Andererseits ist die Forderung nach einem „absolut“ dichten Luftleitungssystem für RLT-Anlagen problematisch, da dies aus Kosten- und Gewichtsgründen (geschweißte Bauteile) für übliche RLT-Anlagen nicht vertretbar und auch nicht notwendig ist.

Unabhängig von Energieverlusten kann sich die austretende Luft darüber hinaus auch unangenehm auf die Raumbedingungen auswirken und somit das gesamte System ungünstig beeinflussen:

• Der Sollvolumenstrom am Luftauslass wird nicht erreicht. Dadurch stellen sich die geplanten Strömungsverhältnisse nicht ein. Um den erforderlichen Raumluftzustand zu erreichen, muss das Energiedefizit ausgeglichen werden. Damit verbunden sind eine erhöhte Temperaturdifferenz und höhere Energiekosten. Der gewünschte Behaglichkeitszustand ist infrage gestellt.
• Der Sollvolumenstrom am Abluftdurchlass wird nicht erreicht. Verbrauchte Luft oder Schadstoffe werden an den beabsichtigten Stellen nicht ausreichend abgeführt.
• Es treten Probleme bei der Einregulierung der Anlage auf. So kann in bestimmten Fällen das Druckniveau zwischen den Räumen nicht hergestellt werden.
• Partikel oder Keime können aus dem Kanalnetz in schutzbedürftige Räume gelangen
• Gefilterte Luft im Kanal wird durch Umgebungsluft verunreinigt
• Es kann Geruchsbelästigung durch Leckagen auftreten.
• Strömungsgeräusche wie Zischen, Pfeifen sind insbesondere an schwer zugänglichen Stellen kaum noch zu beheben.
• Schmutzfahnen an den Leckstellen beeinträchtigen den optischen Eindruck.
• Leckagen fördern die Brand- bzw. Rauchausbreitung im Brandfall.

Einsparung durch dichte Leitungen

Bild 2 veranschaulicht den Vorteil, den der Einsatz von Luftleitungsbauteilen der Dichtheitsklasse C gegenüber denen der bislang üblichen Dichtheitsklasse A besitzt. Dem Diagramm liegen folgende Annahmen zugrunde:

• Energiepreis 10 Ct/kWh_el,
• 24-stündiger Betrieb
• 5,00 Euro/m² Mehrkosten für das Luftleitungssystem (Zusatzaufwendungen für Bauteile und Montage)

Bei davon abweichenden Werten kann die Amortisationsdauer wie folgt korrigiert werden:

A: Amortisationszeit

Ek: Energiekosten pro kWh

Bd: durchschnittliche Betriebsdauer

Mk: Mehrkosten für das Luftleitungssystem pro m² berechnete Kanaloberfläche

Die in DIN EN 13779 verwendete spezifische Ventilatorleistung (SFP-Faktor) ist definitions­gemäß die an den Ventilator gelieferte elektrische Leistung dividiert durch den Volumenstrom. Die im Diagramm verwendeten spezifischen Energieverbrauchswerte beinhalten neben den Energie­kosten für die Förderung durch das Luftleitungsnetz auch den Energiebedarf für Komponenten wie Filter und Wärmeübertrager. Im spezifischen Energieverbrauch ist der erhöhte Energiebedarf zum Ausgleich der Leckverluste bei Einsatz von Bauteilen der Dichtheitsklasse A zu berücksich­tigen.

Die im Diagramm eingetragene Zuordnung zu den Anlagentypen, beispielsweise „Vollklimatisierung“, ist als Orientierung zu betrachten. Die Kos­ten für die Erwärmung oder Kühlung der aufbereiteten Leckluft sind darin nicht enthalten, sondern lediglich die durch Druckverluste und den Wirkungsgrad bedingten Elektro-Energiekosten für die Luftförderung. Der gesamte Energiemehrbedarf ist von der konkreten Anlagenkonfiguration- und -fahrweise abhängig. Soweit verfügbar, sollte er zusätzlich berücksichtigt werden.

Wann welche Dichtheitsklasse?

In obigem Diagramm kann der Leckvolumenstrom für die betreffende Dichtheitsklasse un­mittelbar abgelesen werden. Nach DIN EN 13779 soll die Dichtheitsklasse so gewählt werden, dass der Leckvolumenstrom, bezogen auf den Förderstrom, geringer als 2 % ist. Mit Luftleitungen der Dichtheitsklasse A wird der 2-%-Grenzwert in den meisten Fällen überschritten. Deshalb gilt nach DIN EN 13779 die Dichtheitsklasse B als allgemeine Mindestanforderung. Die Dichtheitsklasse C ist aber in vielen Fällen die empfohlene Dichtheitsklasse.

Die Dichtheitsklasse D wird nach EN 13779 in besonderen Fällen angewendet. Aus energetischer Sicht ist der Einsatz der Dichtheitsklasse D, wie auch aus dem Diagramm hervorgeht, allerdings kaum von praktischem Nutzen.

Besteht die Forderung, dass Keime, Gefahrstoffe usw. in das Luftleitungssystem nicht aus- oder eintreten dürfen, so bieten dichtgeschweißte Bauteile die notwendige Sicherheit, denn auch für die Dichtheitsklasse D betragen die Leckagen immerhin noch ein Drittel des Leck­volumenstroms der Dichtheitsklasse C.

Schlussbemerkung

Durch den Einsatz von Luftleitungsteilen der Dichtheitsklasse C lassen sich die Energiekosten von RLT-Anlagen deutlich senken. Dank innovativer Fertigungstechnologien ist es möglich, Luftleitungsbauteile nach Dichtheitsklasse C (DIN EN 1507) in gefalzter Ausführung kostengünstig herzustellen. Bei Einsatz dieser Bauteile – fachgerechte Montage vorausgesetzt – ist der Leckverlust soweit reduziert, dass keine negativen Auswirkungen auf die Betriebskosten zu erwarten sind.

Literatur

[1] Niehoff, Diethard: Die Folgekosten undichter Lüftungskanäle. Hüthig Fachverlage, KI Luft- und Kältetechnik 9-2002

¹⁾ DIN EN 13779 Lüftung von Nichtwohngebäuden – Allgemeine Grundlagen und Anforderungen für Lüftungs- und Klimaanlagen und Raumkühlsysteme, September 2007

²⁾ VDI 3803 Blatt 1 (Entwurf) Raumlufttechnik – Bauliche und technische Anforderungen an zentrale Raumlufttechnische Anlagen (VDI-Lüftungsregeln), Juli 2008

Zur ISH/Aircontec 2009 hat BerlinerLuft Komponenten und Systemtechnik (BLKS) eine neue Generation von Bauteilen und Komponenten für eckige, hochenergieeffiziente Luftführungen vorgestellt: C+Duct ist ein Produktprogramm für Luftkanäle, Form- und Sonderteile sowie Komponenten für Luft- und klimatechnische Anlagen in gefalzter Ausführung. Damit werden nun die technischen Ansprüche an Luftführungen erfüllt, die bisher nur mit wesentlich aufwendigeren und kos­tenintensiven Fertigungsverfahren erzielt werden konnten.

Im Mittelpunkt von C+Duct steht die extrem hohe Dichtheit der Bauteile, die die Anforderungen der Dichtheitsklasse C (DK C) nach DIN EN 1507 deutlich übertreffen. Die in industrieller und weitgehend automatisierter Fertigung hergestellten Produkte basieren technisch auf der pdf-3-Technologie (Profil Duct Flange-3). Ergänzt mit speziellen Features, u.a. der zum Patent angemeldeten Dichtecke, werden die strengen Parameter der DK C beweissicher und reproduzierbar erzielt. Dadurch lassen sich die Kosten beim Betrieb von RLT-Anlagen deutlich und nachweislich senken. Darüber hinaus werden nach Angaben von BLKS durch die spezielle Bauteilgeometrie und Abdichtungstechnik die hygienischen Eigenschaften der Bauteile gegenüber konventionellen Kanalbauteilen erheblich verbessert. Interne Qualitätskontrollen, u.a. durch regelmäßige Dichtheitsprüfungen von Bauteilen aus der laufenden Produktion, gewährleisten den hohen Qualitätsanspruch an das Produkt.

Im Mittelpunkt der Markteinführung steht laut BLKS vor allem ein breites Beratungs- und Serviceangebot sowohl für Planungs- und Ingenieurbüros sowie für den Anlagenbau und Montageunternehmen. Hierfür wurden spezielle Tools, wie der C+Duct-Energiesparkanalrechner, das Planungshandbuch für Luftführungen sowie eine spezielle Montageanleitung für C+Duct-Luftführungen entwickelt.

BerlinerLuft. Technik

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Dipl.-Ing., ist Produktentwickler bei der BerlinerLuft Komponenten und Systemtechnik GmbH, Niederlassung Mitte, Telefon (03 52 05) 5 10 31, Telefax (03 52 05) 5 10 75, diethard.niehoff@berlinerluft.de, https://www.berlinerluft.de/