💨 Luftgeschwindigkeits- und Luftstromrechner für Lüftungskanäle

Luftstrom (CMH)

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Querschnittsfläche —

Informationen zur Kanalberechnung

Luftstrom (CMH) = Querschnittsfläche (㎡) × Geschwindigkeit (m/s) × 3600.

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Zusammenhang zwischen Luftgeschwindigkeit und Luftstrom

In Kanalsystemen sind Luftgeschwindigkeit und Luftstrom die grundlegendsten, aber auch kritischsten Auslegungsparameter. Der Luftstrom (Q) wird mit der Formel Q = V × A berechnet, wobei Q der Luftstrom (㎥/h bzw. CMH), V die Luftgeschwindigkeit (m/s) und A die Querschnittsfläche des Kanals (㎡) ist. Zur Umrechnung in CMH muss ㎥/s mit 3.600 multipliziert werden. Ein 200-mm-Kanal bei 5 m/s ergibt A = π × (0,1)² = 0,0314 ㎡ und Q = 0,0314 × 5 × 3.600 = 565 CMH. Bei 300 mm beträgt die Fläche 0,0707 ㎡, was bei gleicher Geschwindigkeit 1.271 CMH ergibt. Für ein Büro mit 20 Personen, die jeweils 30 CMH benötigen, ergibt sich ein Gesamtbedarf von 600 CMH; bei einem 250-mm-Kanal (0,049 ㎡) beträgt die erforderliche Geschwindigkeit 3,4 m/s, was im empfohlenen Bereich von 2 bis 8 m/s liegt.

Die Einheit CMH (Kubikmeter pro Stunde)

CMH steht für Kubikmeter pro Stunde, die am häufigsten verwendete Luftstromeinheit in der Lüftungstechnik. Ein 100 ㎡ großes Büro mit 2,5 m Deckenhöhe fasst 250 ㎥; ein einmaliger Luftwechsel pro Stunde erfordert 250 CMH. Nordamerika verwendet CFM, wobei 1 CMH = 0,588 CFM und 1 CFM = 1,699 CMH entspricht. Wohnräume benötigen 0,5 bis 1,0 Luftwechsel pro Stunde, Büros 1,5 bis 2,5 und Konferenzräume 4 bis 6. Die Lüftung pro Person liegt typischerweise bei 20 bis 30 CMH, Konferenzräume bei 30 bis 50 CMH und Tiefgaragen bei 6 bis 10 CMH pro Quadratmeter Bodenfläche.

Auslegungsnormen für Lüftungssysteme

Eine wirksame Lüftungsauslegung bringt Raumluftqualität und Energieeffizienz in Einklang. Kohlendioxid sollte unter 1.000 ppm, PM10 unter 100 ㎍/㎥ und PM2,5 unter 50 ㎍/㎥ bleiben. Die Lüftung kann nach Belegung (Q = N × q) oder Luftwechselrate (Q = V × n) bemessen werden. Ein Saal mit 50 Personen, die jeweils 40 CMH benötigen, erfordert 2.000 CMH; ein 500 ㎥ großes Büro mit 2 Luftwechseln pro Stunde benötigt 1.000 CMH. Räume mit Kocheinrichtungen benötigen eine 10- bis 20-fach höhere Lüftung, und im Sommer sollte eine Wärmerückgewinnungslüftung in Betracht gezogen werden.

Methoden zur Auswahl der Kanalgröße

Eine korrekte Kanaldimensionierung wirkt sich direkt auf Effizienz, Geräuschentwicklung und Installationskosten aus. Die Fläche eines Rundkanals ist A = π × (D/2)², und die erforderliche Fläche ist A = Q ÷ (V × 3.600). Um 1.500 CMH bei 6 m/s zu liefern, ist A = 0,069 ㎡ erforderlich, also etwa 297 mm Durchmesser, weshalb der Standardwert 300 mm gewählt wird. Der Reibungsverlust ist proportional zur Länge und zum Quadrat der Geschwindigkeit, wobei 0,1 bis 0,2 mmWS pro Meter für gerade Kanäle angemessen sind. Jeder 90-Grad-Bogen verursacht einen Druckverlust, der 3 bis 5 m geradem Kanal entspricht. Größere Durchmesser verringern Druckverlust und Betriebskosten.

Geräuschprobleme durch Luftgeschwindigkeit

Kanalgeräusche beeinträchtigen direkt den Komfort der Nutzer, wobei die Geschwindigkeit ein wesentlicher Faktor ist. Hauptkanäle nutzen üblicherweise 6 bis 10 m/s, Verteilkanäle 4 bis 8 m/s und Auslassbereiche 2 bis 5 m/s; Bibliotheken und Studios begrenzen selbst Hauptkanäle auf 4 bis 6 m/s. Oberhalb von 8 m/s steigt der Geräuschpegel stark an. Turbulenzgeräusche skalieren mit der sechsten Potenz der Geschwindigkeit, sodass eine Verdopplung der Geschwindigkeit etwa 18 dB hinzufügt. Eine Vergrößerung des Durchmessers um 20 % senkt die Geschwindigkeit um etwa 30 % und den Geräuschpegel um 5 bis 8 dB. Schalldämpfer können Breitbandgeräusche um 20 bis 30 dB reduzieren.

Optimierung der HLK-Systemeffizienz

Die Optimierung der HLK-Effizienz senkt die Energiekosten bei gleichbleibendem Komfort. Die Ventilatorleistung skaliert mit der dritten Potenz des Luftstroms, sodass eine Reduzierung des Luftstroms um 20 % rund 49 % Energie einspart. VAV-Systeme passen den Luftstrom an die Last an und erzielen jährliche Einsparungen von 30 bis 50 %, während drehzahlgeregelte Ventilatoren 20 bis 40 % Strom sparen. Filter sollten alle 3 bis 6 Monate ausgetauscht werden; eine Verstopfung von über 30 % erhöht die Ventilatorlast um 15 bis 25 %. Reinigen Sie Kanäle alle 2 bis 3 Jahre, und das Abdichten undichter Verbindungen gewinnt 10 bis 20 % des verlorenen Luftstroms zurück.