Kanalnetzberechnung

"der Versuch einer kurzen Erklärung"

Vielleicht hat jemand eine kürzere und bessere Erklärung, dann hier meine E-Mail

Geschichte der Sanitär-, Heizungs-, Klima- und Solartechnik

Abkürzungen im SHK-Handwerk

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Vor der Kanalnetzberechnung muss der notwendige Luftvolumenstrom ermittelt werden. Dieser richtet sich nach der Art der Anlage (Außenluft/Fortluft-, Umluft-, Abluftanlage) bzw. danach, welche Aufgaben die Anlage (z. B. Lüften, Heizen, Kühlen) erfüllen soll. Immer wieder kann man feststellen, dass eine lüftungstechnische Anlage ausschließlich über den/die Luftwechsel bzw. Luftrate, ja teilweise sogar nur über den Mindestluftwechsel ausgelegt wird. Dadurch sind zwar die Anforderungen der Hygiene erfüllt, aber alle anderen Möglichkeiten einer Lüftungsanlage sind dann nicht mehr machbar. Außerdem kann es vorkommen, dass durch die Infiltration oder Exfiltration die notwendigen Luftmengen nicht mehr passen oder für die einzelnen Räume nicht ausreichend sind. Auch kann durch eine zu geringe Luftmenge die Luftführung in den Räumen unzureichend sein.

Für ein einwandfreies Funktionieren einer Lüftungsanlage müssen die Volumenströme richtig eingestellt werden, d. h. jeder Luftauslass soll nur die Luftmenge bekommen, die der Kanalnetzberechnung entspricht. Außerdem ist der pneumatische Abgleich nicht nur nach der VOB (Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleistungen) Teil C – ATV DIN 18379 vorgeschrieben, sondern auch Grundvoraussetzung für eine effizient arbeitende Anlage. Natürlich gehört diese Leistung in den Rahmen der Einregulierungsarbeiten nach Fertigstellung der Anlage. Über die Einregulierung muss ein Inbetriebnahmeprotokoll ausgefertigt werden.

Da die VOB Teil C – ATV DIN 18379 zu den anerkannten Regeln der Technik (aRdT) gehören, müssen sie bei der Erstellung beachtet werden.
3.4 Einstellen der Anlage
3.4.1 Der Auftraggeber hat die Anlagenteile so einzustellen, dass die geplanten Funktionen und Leistungen erbracht und die gesetzlichen Bedingungen erfüllt werden.
Der Abgleich der Luftvolumenströme ist den rechnerisch ermittelten Einstellwerten entsprechend vorzunehmen. Gemessene Werte sind zu dokumentieren.
3.4.2 Das Bedienungs- und Wartungspersonal für die Anlage ist vom Auftrageber einmal einzuweisen.
Im Prinzip ist der pneumatische Abgleich mit dem hydraulischen Abgleich einer Flüssigkeitsanlage (Heizungs-, Solar- und Kühlanlagen) zu vergleichen. Nur muss bei einer Lüftungsanlage genauer gerechnet und eingestellt werden, weil die Förderdrücke kleiner sind.
So wie es bei Flüssigkeitsanlagen die Rohrnetzberechnung gibt, ist bei einer Lüftungsanlage eine detaillierte Kanalnetzberechnung durchzuführen, Auf diese wird bei kleinern Anlagen (KWL) oft verzichtet, was dann zu Problemen führen kann, so z. B. Luftgeräusche, schlechte Durchlüftung einiger Räume, Zugerscheinung durch falsche Auslasseinstellungen. Auch wird dadurch nicht bemerkt, dass die erforderlichen Luftmengen nicht vorhanden sind.
In eine Kanalnetzberechnung müssen alle einzubauenden Bauteile einbezogen werden, so z. B. Außenluftgitter, Filter, Schalldämpfer, Klappen, Volumenstromregler, Luftauslass. Das Kanalsystem kann entweder über gerade Strecken plus Einzelwiderstände (Bogen, Abzweigungen, Reduzierungen) oder mit dem "gleichwertigen Rohrdurchmessern" alle einzubauenden Teile berechnet werden. Hierzu stellen die Hersteller entsprechende Tabellen und Diagramme zur Verfügung.

Die in vielen Tabellen angegebene Kenngrösse R (Rohrreibungsbeiwert in Pa/m) ist für runde Rohre gültig. Die Errechnung des gleichwertigen, hydraulischen oder äquivalenten Durchmessers dient als Grundlage zur Berechnung rechteckiger Luftkanalformen.
Bei der (idealerweise) runden Form einer Lüftungsleitung errechnet sich der erforderliche Durchmesser bei gegebenem Volumenstrom und Strömungsgeschwindigkeit wie folgt:

V = Volmenstrom - m³/h    w = Strömungsgeschwindigkeit - m/sec
Bei rechteckigen Lüftungskanälen ist gleiche Querschnittsfläche nicht gleichbedeutend mit gleichem Druckverlust. Er steigt mit der Erhöhung des Seitenverhältnisses an. Dieser gleichwertige Querschnitt (d gw) als Rechengrösse für den strömungstechnischen Vergleich errechnet sich nach folgender Formel:

a = Kanalbreite - m     b = Kanalhöhe - m

Die nachfolgende Tabelle zeigt einen Vergleich des Druckverlustes von Rechteckkanälen zu Rundrohr bei gleichem Querschnitt:

Form des Lüftungskanals
Fläche
Kanalquerschnitt A
[mm]
Durchmesser
gleichwertig
d gw [mm²]
Druckverlust
p
[%]
rund
Ø 150
17.662
100
1 : 1
132 x 132
~17.662
118
1 : 2
188 x 94
~17.662
129
1 : 5
297 x 59
~17.662
171
Die in vielen Tabellen angegebene Kenngrösse R (Rohrreibungsbeiwert in Pa/m) ist für runde Rohre gültig. Die Errechnung des gleichwertigen, hydraulischen oder äquivalenten Durchmessers dient als Grundlage zur Berechnung rechteckiger Luftkanalformen.
gleichwertiger, hydraulischer oder äquivalenter Durchmesser

 Da eine raumlufttechnische Anlage, wie eine Flüssigkeitsanlage, ein geschlossenes System ist, müssen alle zu belüftenden Räume in den Abgleich einbezogen werden. Schon ein geöffnetes Fenster in einem Raum macht die Einregulierung unmöglich, weil die Druckverhältenisse nicht stimmen. Auch die Räume sind ein Bestandteil der Anlage, quasi ein Stück Kanal bzw. Lüftungsleitung. Die Luft geht immer den Weg des geringsten Widerstandes, also werden andere Räume aus dem Kreislauf ausgeschlossen.

Für die Rohrdimensionierung nach DIN 18017 - 3 - "Lüftung von Bädern und Toilettenräumen ohne Außenfenster - Lüftung mit Ventilatoren" ist   ein Gleichzeitigkeitsfaktor von 1,0 festgelegt, was bei mehrenen Gebäudegeschossen und dem Anschluss mehrerer Ventilatoren genau beachtet werden muss. Zu kleine Nennweiten können zu
  • einem nicht ausreichenden Gerätevolumenstromes bei Gleichzeitigkeitsfaktor von 1,0 führen
  • einer Druckerhöhung in der Hauptleitung und dadurch zu Eigengeräusche des Ventilators durch eine höhere Motordrehzahl führen
  • Geräuschproblemen durch zu hohe Strömungsgeschwindigkeiten in den Luftleitungen führen
 
Für die Rohrdimensionierung nach DIN 1946 - 6 - "Raumlufttechnik - Lüftung von Wohnungen - Allgemeine Anforderungen, Anforderungen zur Bemessung, Ausführung und Kennzeichnung, Übergabe/Übernahme (Abnahme) und Instandhaltung" ist für eine ventilatorgestützte Lüftung die Betriebsstufe der Nennlüftung (NL) anzurechnen. Es wird aber empfohlen, die Auslegung nach der Intensivlüftung (IL) durchzuführen. Der Abluftvolumenstrom inkl. der Toleranzabweichung (+/-15 %) gibt die Dimension vor.
Die maximalen Luftgeschwindigkeiten im Luftleitungsnetz für “E” Kennzeichnung nach DIN 1946-6 sind für
  • Sammelleitungen in Lüftungsanlagen in Ein-/Mehrfamilienhäusern = 5,0 m/s
  • sonstige Leitungen = 3,0 m/s
in Arbeit
Planungstool - Lüftungskonzept nach DIN 1946-6 - LIMOT GmbH & Co. KG Lüftungstechnik
Auslegung Lüftungstechnischer Anlagen - Aerotechnik E. Siegwart GmbH
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