Raumluft- und Klimatechnik

Die wärmetechnischen Aspekte von Lüftungsanlagen sind im vorangegangenen Abschnitt beschrieben worden. Im Folgenden wird verstärkt auf einen zweiten Aspekt eingegangen, der bei der energetischen Begutachtung von Lüftungsanlagen von Bedeutung ist: Die Optimierung des Energieverbrauchs bei der Klimatisierung.

Eine Lüftungsanlage hat grundsätzlich zwei Aufgaben:

Lüftungsanlagen werden grob in vier verschiedene Systeme unterteilt. Als thermische Luftbehandlungsfunktion für die Zuluft gelten in diesem Zusammenhang Heizen (H), Kühlen (K), Befeuchten (B) und Entfeuchten (E).

Arten von Lüftungsanlagen

Abluft- oder Entlüftungsanlagen  Anlagen, die einem Raum maschinell Luft entziehen (WC-Abluftanlagen, Garagenentlüfter etc.). 
Be- und Entlüftungsanlagen  Anlagen ohne oder mit nur einer Luftbehandlungsfunktion, die einem Raum Luft entziehen, gleichzeitig unaufbereitete Luft zuführen und somit einen ständigen kontrollierten Luftaustausch ermöglichen (teilweise mit Wärmerückgewinnung). 
Teilklimaanlagen  Anlagen, die einem Raum Luft zu- und abführen und mindestens zwei Behandlungsstufen, i.d.R. einen Lufterhitzer und einen Luftkühler, besitzen. Das Verhältnis Zuluft / Abluft wird annähernd konstant gehalten. 
Vollklimaanlagen  Anlagen, die einem Raum Luft zu- und abführen und mehrere Behandlungsstufen (Erhitzung, Kühlung, Befeuchtung u.v.a.) besitzen. Das Verhältnis Zuluft / Abluft wird annähernd konstant gehalten. 

Komponenten von Lüftungsanlagen

Im Folgenden werden die wesentlichen Bestandteile einer Vollklimaanlage kurz beschrieben. Abhängig von den jeweiligen Anforderungen im Einzelfall werden diese auch bei kleineren Anlagen eingesetzt.

Luftein- und -auslasse

Durch die geometrische Gestaltung der Öffnungen, durch die Luft einem Raum zugeführt wird, kann das Behaglichkeitsempfinden deutlich beeinflusst werden (Zugempfindungen). Man unterscheidet neben einfachen Luftgittern, Drallauslässen (Luftströmung wird verwirbelt), Quellauslässen (langsame Luftströmung), Luftschienen und Luftventilen.

Volumenstromregler

Um die Menge der einströmenden Luft an die aktuell im jeweiligen Raum auftretende Belastung anzupassen, kann der Luftvolumenstrom verändert werden. Der Bedarf wird über eine Messsonde ermittelt und der Luftvolumenstrom über eine Messblende an den Sollwert angepasst.

Drosselklappen

Um unabhängig vom Rohrdurchmesser etc. die Menge der einströmenden Luft an die nach der Auslegungsberechnung für die jeweiligen Räume notwendige Luftmenge anzupassen, kann der Luftvolumenstrom durch eine Drosselklappe fest einreguliert werden.

Brandschutzklappen

Lüftungsanlagen können im Brandfall eine sehr rasche Ausbreitung der Flammen ermöglichen (Flammendurchschlag). Um eine Anlage, die über mehrere Brandabschnitte verläuft (z.B. eine zentrale Abluftanlage in einem Mehrfamilienhaus), abzusichern, werden zwischen den Abschnitten in den Lüftungsleitungen Brandschutzklappen installiert. Sie verfügen entweder - ähnlich wie Sprinkleranlagen - über einen thermischen Auslöser oder werden über einen Brandmelder gesteuert. Motorgetriebene Brandschutzklappen können, nachdem sie ausgelöst worden sind und sich geschlossen haben, durch ihren Stellmotor wieder geöffnet werden.

Feuerwehren nutzen diese Möglichkeiten zum „Entrauchen“ der jeweiligen Bereiche, um dadurch ein zügiges Vordringen der Löschkräfte zu ermöglichen. Brandschutzklappen dürfen nicht als Regelklappen (z.B. Drosselklappen, Volumenstromregler etc.) eingesetzt werden und müssen jährlich von Fachkräften gewartet werden.

Ventilatoren

Zur Überwindung der anlagenspezifischen Druckverluste und gleichzeitig zur Förderung der erforderlichen Luftmengen werden in Lüftungsanlagen ein oder mehrere Ventilator/en installiert. Der Antrieb erfolgt entweder über Keilriemen oder über direkt auf der Ventilatorachse sitzende Elektromotoren. Bei Axialventilatoren ist die Lagerachse der Laufradschaufeln in der Mitte des Luftkanals und parallel zum Luftstrom angeordnet, bei Radialventilatoren parallel zum Luftstrom. Als Luftradschaufeln bei Radialventilatoren werden sowohl (in Drehrichtung) vorwärts- als auch Rückwärtsgekrümmte Laufräder verwendet. Vorwärtsgekrümmte Luftschaufeln bieten eine höhere Förderleistung, erzeugen aber gleichzeitig einen höheren Schalldruckpegel. Rückwärtsgekrümmte Luftschaufeln liefern zwar eine geringere Förderleistung, verursachen aber einen wesentlich niedrigen Schalldruckpegel. Aus diesem Grunde werden in Lüftungsanlagen für Wohngebäude fast ausschließlich Rückwärtsgekrümmte Luftschaufelräder montiert.

Filter

Luftfilter dienen zur Reinigung der mit Stäuben, Schad- und / oder Geruchsstoffen belasteten Zuluft. Die Filtergüteklassen sind genormt (DIN EN 779) und reichen von der Klasse EU 1 (geringe Filterwirkung für Stäube) bis zur Klasse EU 9 (hohe Filterwirkung für Feinstäube). Bei einer besonderen Schadstoff- oder Geruchsbelastung werden darüber hinaus Aktivkohle- oder Schwebstoff-Filter verwendet.

Erhitzer

Für die Erwärmung der Zuluft können direkt befeuerte Erhitzer (z.B. durch elektrischer Strom, Gas, Öl) verwendet werden. Wesentlich häufiger wird jedoch die Lüftungsanlage über einen geeigneten Wärmetauscher in das Heizungsnetz eingebunden.

Kühler

Für die Luftkühlung werden Wärmetauscher verwendet, die meist mit einem gesonderten Kaltwassernetz verbunden sind. In der Regel wird eine Kältemaschine, die in ihrer Wirkungsweise mit einem Kühlschrank vergleichbar ist, für den Betrieb des von der übrigen Haustechnik getrennten Kältemittelnetzes verwendet. Andere Kühlverfahren (Adsorber, Nassluftkühler etc.) werden nur in Sonderfällen eingesetzt.

Luftbefeuchter

Neben der Temperatur ist die Luftfeuchtigkeit eine wesentliche Größe, die die Behaglichkeit in einem Raum bestimmt. In einer Lüftungsanlage kann die Luftfeuchtigkeit auf drei Wegen erhöht werden. Das einfachste Verfahren besteht darin, Wasser mit Düsen zu zerstäuben und als fein verteilte Tröpfchen in den Luftweg einzubringen (so genannte Sprühbefeuchter). Bei einem Dampfbefeuchter wird der Luft heißer Wasserdampf (Temperatur ~ 105 bis 110 °C) zugemischt. In einem Ultraschallbefeuchter wird auf eine - mit mehr als 20 kHz - schwingende Membran Wasser getropft, das dadurch sehr fein verteilt wird. Dieses Verfahren ist noch relativ teuer, zeichnet sich aber durch einen sehr geringen Energieverbrauch aus.

Mischkammern

Um Wärmeenergie einzusparen wird in einigen Lüftungsanlagen Fortluft der Außenluft beigemischt. Da auf diese Weise die Lüftungsanlage teilweise in einem Umluftverfahren arbeitet, wird der Energieaufwand für die Luftaufbereitung reduziert.

Schalldämpfer

Lüftungskanäle leiten den Schall von außen bis weit in die Innenräume. Durch Ventilatoren, andere Einbauten, Verengungen etc. werden zusätzlich Geräusche in der Lüftungsanlage erzeugt. Für die Absorption von Geräteschall (d.h. Eigengeräusche der Lüftungsanlage) werden Schallkulissen oder Lochblendenkulissen mit Baulängen von 500 bis 2000 mm verwendet. Wenn niedrige Frequenzen im Bereich 250 bis 500 Hz auftreten, sind allerdings häufig wesentlich größere Baulängen erforderlich.