Luftkanalnetzberechnung

Hydraulische Kanal- oder Rohrnetzberechnung 

Mit einer Kanalnetzberechnung werden die Komponenten einer Anlage hydraulisch so dimensioniert, dass sich die erforderlichen Volumenströme im Betrieb auch tatsächlich einstellen. Bei einer Luftkanalnetzberechnung sind dies der Außenluftstrom (ODA), Zuluftstrom (SUP), Abluftstrom (ETA), Fortluftstrom (EHA), Umluftstrom (RCA) und Mischluftstrom (MIA). Diese sind in Abhängigkeit von der realen Situation verschieden groß und müssen einzeln ausgelegt werden.

Für die vereinfachte Druckverlustberechnung benötigt man unter anderem die Bernoullische Gleichung, die Kontinuitätsgleichung sowie Kenntnisse der Reibungswerte (R-Wert) von Quadratrohren und den Druckverlustbeiwert (Zeta-Wert) von Formstücken und Anlagenkomponenten wie Filter etc.

Grundsätzlich gibt es drei Vorgehensweisen für eine vereinfachte Betrachtung:

 

  • Kanalnetzberechnung durch Geschwindigkeitsannahme,
  • Kanalnetzberechnung nach konstantem Druckgefälle,
  • Kanalnetzberechnung nach gegebener Druckdifferenz.

 

In umfangreichen Rechenprogrammen und -algorithmen werden für die verschiedensten Anwendungen die aktuellen/gewünschten Parameter wie Luftgeschwindigkeiten, Strömungskennzahlen, Rohrreibungsbeiwerte, Widerstandsbeiwerte etc. eingegeben, welche die Anlage dimensionieren.

 

Komplette Kanal- und Rohrnetzberechnungen können bereits vor der eigentlichen Realisierung am Bau, auf der Basis von Zeichnungen zum Kanalsystem, vorgenommen werden. Dieser vereinfachte theoretische Ansatz dient zur abschätzenden Bestimmung der notwendigen Druckerhöhung (Pascal) und der Festlegung des passenden Ventilatortyp (Axial- oder Radialventilator) bzw. der Leistungsaufnahme (kW).

 

Neben dem vereinfachten Ansatz, bei dem die experimentellen Druckverluste der Einzelwiderstände addiert werden, berücksichtigt die numerische Strömungsmechanik (engl. CFD: Computational Fluid Dynamics) die Wechselwirkung aller hintereinander geschalteten Bauteile und ermöglicht eine viel genauere Dimensionierung des Ventilators bzw. optimalen Betriebspunktes.

 

Pneumatisch unabgeglichene Kanalsysteme unterliegen folgenden Aspekten:

 

  • Kanalsysteme mit zu niedrigen Luftgeschwindigkeiten sind im Kanal- oder Rohrquerschnitt überdimensioniert und reine Material- und Platzverschwendung.
  • Kanalsysteme mit zu hohen Luftgeschwindigkeiten sind unterdimensioniert und verursachen laute Strömungsgeräusche.
  • Kanalsystem mit einem übermäßigen Anteil an ungünstigen Formteilen und hierdurch erhöhtem Strömungswiderstand, überschreiten evtl. die zuvor ausgelegte Ventilatorleistung und können somit die geplanten Luftmengen nicht realisieren. Stärkere Ventilatoren verbrauchen hiernach einfach nur mehr Strom.
  • Kanalsysteme mit hydraulisch unsinnigen Abgängen oder Anschlüssen und mangelhafter Reguliermöglichkeit (Drosselklappe) führen zur Über- oder Unterversorgung diverser Teilbereiche (Luftmangel oder Zugluft+Strömungsgeräusch).
  • Kanalsysteme mit einer viel zu hohen Differenzdruckbelastung neigen zu einer hörbaren und gar sichtbaren Bauchung bzw. Laibung der Lüftungskanäle, die gerade beim Einschalten der Ventilatoren auftreten und zu erheblichen Schäden führen.
  • Kanalsysteme, die permanent von einer idealen Laminare Strömung in eine Turbulente Strömung verfallen, verbrauchen für diese Turbulenzen erheblich mehr Energie, die nur durch Druckerhöhung (mehr Antriebsenergie) ausgeglichen werden kann.
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