Lernfeld 13 · Prüfung Teil 2

Filter, Ventilatoren, Kanäle und Druckverlust

Bauteile der Lüftung: Filter nach ISO 16890, Radial- und Axialventilator, Kanäle, Druckverlust, Betriebspunkt und Ventilatorleistung erklärt.

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Darum geht es

Ein Lüftungsgerät enthält Filter, Ventilatoren und meist einen Wärmeübertrager. Filter werden nach ISO 16890 eingeteilt, von Grobstaubfiltern (ISO Coarse) bis zu Feinstaubklassen wie ePM10, ePM2,5 und ePM1. Für die Außenluft einer Wohnungslüftung empfiehlt man einen Feinstaubfilter, etwa ePM1, damit auch Pollen und Feinstaub zurückgehalten werden.

Radialventilatoren erzeugen bei gleicher Baugröße höhere Drücke als Axialventilatoren und eignen sich deshalb für Kanalnetze mit großem Widerstand. Der Betriebspunkt liegt im Schnittpunkt von Ventilatorkennlinie und Anlagenkennlinie. Ändert sich die Drehzahl, gelten die Proportionalitätsgesetze: Der Volumenstrom ändert sich linear, der Druck mit dem Quadrat und die Leistung mit der dritten Potenz der Drehzahl.

Als Leitungen dienen Wickelfalzrohre aus gewickeltem Blechband, Rechteckkanäle oder flexible Kunststoffrohre. Höhere Luftdichtheitsklassen (A bis D) bedeuten geringere Leckluft. Den Druckverlust eines Strangs berechnest du aus Reibung je Meter mal Länge plus Einzelwiderständen; maßgebend ist der ungünstigste Strang. Brandschutzklappen verhindern, dass Feuer und Rauch über die Kanäle in andere Brandabschnitte gelangen; sie lösen meist über ein Schmelzlot aus. Die Außenluftansaugung liegt weit genug weg von Fortluft, Abgasmündungen und Schmutzquellen.

Das solltest du dir merken

Radialventilatoren für hohe Drücke, Axialventilatoren für große Volumenströme bei kleinem Druck.
Drehzahl auf 80 % senkt die Leistung auf etwa die Hälfte ( $0, 8^{3} \approx 0, 51$ ).
Der Betriebspunkt ist der Schnittpunkt von Ventilator- und Anlagenkennlinie.
Der ungünstigste Strang bestimmt den Druck, den der Ventilator liefern muss.

Formeln

Ventilatorleistung: $P = \frac{V ˙ \cdot Δ p}{η}$; $P$ Leistung in W, $V ˙$ Volumenstrom in m³/s, $Δ p$ Gesamtdruckverlust in Pa, $η$ Gesamtwirkungsgrad als Dezimalzahl
Druckverlust eines Strangs: $Δ p = R \cdot l + Z$; $R$ Druckgefälle durch Reibung in Pa/m, $l$ Länge in m, $Z$ Summe der Einzelwiderstände in Pa
Proportionalitätsgesetze: $\frac{P _{2}}{P _{1}} = (\frac{n _{2}}{n _{1}})^{3}$; $P$ Leistungsaufnahme, $n$ Drehzahl; Volumenstrom ändert sich mit $n$ , Druck mit $n^{2}$
Spezifische Ventilatorleistung: $P_{spez} = \frac{P _{el}}{V ˙}$; $P_{spez}$ in Wh/m³, $P_{el}$ elektrische Leistung in W, $V ˙$ Volumenstrom in m³/h

Typische Fehler in der Prüfung

Volumenstrom in m³/h in die Leistungsformel eingesetzt, ohne in m³/s umzurechnen.
Bei Drehzahländerung die Leistung linear statt mit der dritten Potenz umgerechnet.
Nicht den ungünstigsten, sondern einen kurzen Strang zur Auslegung genommen.
Höhere Dichtheitsklasse als größere Leckage gedeutet.

Tipps aus der Werkstatt

Proportionalitätsgesetze: Volumenstrom ~ n, Druck ~ n², Leistung ~ n³. 80 % Drehzahl brauchen nur 0,8³ = 51 % Leistung. Ventilatorleistung P_L = V̇ · Δp (m³/s mal Pa ergibt W), elektrisch geteilt durch den Wirkungsgrad. Stunden vorher in Sekunden: V̇ / 3600.
Der Betriebspunkt ist der Schnittpunkt von Ventilatorkennlinie und Anlagenkennlinie (Parabel, Δp ~ V̇²). Verschmutzter Filter oder Knick im Flexschlauch machen die Anlagenkennlinie steiler: weniger Luft bei höherem Druck. Radialventilator = hoher Druck, Axialventilator = viel Luft bei wenig Druck.
Filterklassen nach ISO 16890: ePM1, ePM2,5, ePM10 (Partikelgröße in µm) mit Mindestabscheidegrad, ISO Coarse für Grobstaub. Außenluft ePM1 ≥ 50 % (früher F7), Abluft ISO Coarse (früher G4). Kondensatablauf mit Siphon passend zur Druckseite, frostfrei und mit Gefälle.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

23 Aufgaben zu „Filter, Ventilatoren, Kanäle und Druckverlust“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

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Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Anlagenmechaniker/-in SHK (2016), Lernfeld 13; DIN EN ISO 16890 Luftfilter; DIN EN 12237 Luftleitungen. Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.