Düsenkanäle in Schulumgebungen

Düsenkanäle in Schulumgebungen: effiziente Luftverteilung für Klassenzimmer mit variabler Belastung

Für Schulen bedeutet die Wahl des Zuluftprinzips daher mehr als nur die Erfüllung eines Auslegungsvolumenstroms. Die Luft muss auch dort effizient verteilt werden, wo sich Schüler und Lehrer aufhalten. Die Düsenrohre von Repus wurden entwickelt, um die Zuluft über einen großen Teil des Raumes zu verteilen, und können sowohl an konstante als auch an variable Volumenströme angepasst werden.

Klassenzimmer erfordern eine Lüftung, die sowohl bei hoher als auch bei niedriger Belastung funktioniert

Ein Klassenzimmer kann während einer Unterrichtsstunde voll und in der nächsten fast leer sein. Gleichzeitig tragen Schüler, Lehrer, Beleuchtung und technische Geräte sowohl zur Wärme als auch zu Verunreinigungen in der Raumluft bei.

Das Lüftungssystem muss daher mehrere Anforderungen gleichzeitig bewältigen:

Zufuhr von ausreichend Frischluft in die Aufenthaltszone
Abfuhr von überschüssiger Wärme
Begrenzung des Zugluftrisikos
Gewährleistung einer guten Funktion bei variablen Luftströmen
Geringhaltung von Druckverlust, Schallpegel und Energieverbrauch

Es reicht nicht immer aus, den Volumenstrom zu erhöhen. Wie die Zuluft in den Raum eingebracht und verteilt wird, hat einen großen Einfluss auf den tatsächlichen Wirkungsgrad der Lüftung.

Was ist eine Lüftung mit konfluierenden Luftstrahlen?

Die Lüftung mit konfluierenden Luftstrahlen, auf Englisch confluent jets ventilation oder CJV, basiert darauf, dass eine große Anzahl kleinerer Luftstrahlen nah beieinander platziert wird. Wenn die Strahlen die Düsen verlassen, wirken sie zusammen und bilden einen gemeinsamen Luftstrom.

Das Prinzip kombiniert Eigenschaften von Mischlüftung und Schichtlüftung. Je nach Ausführung des Zuluftdurchlasses, Volumenstrom, Zulufttemperatur und Wärmelast des Raumes kann die Luftverteilung an die Bedingungen im Aufenthaltsbereich angepasst werden.

In einem Düsenrohr wird die Zuluft durch viele Düsen entlang der Rohroberfläche verteilt. Dies ermöglicht es, die Luft über einen großen Teil des Raumes zu verteilen, anstatt den gesamten Volumenstrom auf einige wenige traditionelle Zuluftdurchlässe zu konzentrieren.

Forschung zu konfluierenden Luftstrahlen in Klassenzimmern

In der wissenschaftlichen Studie On the Ventilation Performance of Low Momentum Confluent Jets Supply Device in a Classroom untersuchten Harald Andersson, Alan Kabanshi, Mathias Cehlin und Bahram Moshfegh drei verschiedene Zuluftdurchlässe, die auf konfluierenden Luftstrahlen basieren.

Die Studie wurde in einer Klassenzimmerumgebung durchgeführt und 2020 in der wissenschaftlichen Zeitschrift Energies veröffentlicht. Als Referenz diente eine konventionelle Schlitzdüse für Mischlüftung.

Die Forscher verglichen fünf Betriebsfälle mit:

Zulufttemperaturen zwischen 16 und 18 °C
Luftwechselraten zwischen 2,2 und 6,3 pro Stunde
Wärmelasten zwischen 17 und 47 W/m²

Die Leistung wurde anhand des thermischen Komforts, des Zugluftrisikos, der Luftaustauscheffizienz und der Fähigkeit zur Wärmeabfuhr aus dem Aufenthaltsbereich bewertet.

Ergebnisse zeigen Vorteile gegenüber der Mischlüftung

Unter den untersuchten Bedingungen wiesen die Systeme mit konfluierenden Luftstrahlen eine bessere Luftqualität und eine höhere Effizienz bei der Wärmeabfuhr auf als die zum Vergleich herangezogene konventionelle Mischlüftung.

Die Studie zeigte auch, dass die Ausführung des Zuluftdurchlasses von großer Bedeutung war. Durchlässe mit geringem Impuls lieferten eine höhere Luftaustauscheffizienz als die untersuchte Lösung mit hohem Impuls. Die Variante mit geringem Impuls und variabler Luftstromrichtung wies zudem eine um 7 Prozent höhere Effizienz bei der Wärmeabfuhr auf als die anderen CJV-Durchlässe im Versuch.

Die Ergebnisse unterstreichen, dass sowohl die Platzierung der Düsen als auch die Luftstromrichtung und die Austrittsgeschwindigkeit beeinflussen, wie effizient die Luft im Raum genutzt wird.

Bei niedrigeren Volumenströmen erzeugten einige der untersuchten CJV-Durchlässe Bedingungen, die einer Mischlüftung ähnelten. Bei höheren Strömen wurde die Temperaturverteilung stärker geschichtet. Die Technik konnte somit je nach Belastung und Betriebsfall unterschiedlich reagieren, was besonders in Räumen mit variierender Personenbelegung interessant ist.

Warum sind die Ergebnisse für die Schullüftung relevant?

In bedarfsgeregelten Lüftungssystemen wird der Volumenstrom üblicherweise an Faktoren wie Anwesenheit, CO2-Gehalt oder Temperatur angepasst. Damit die Energieeinsparungen realisiert werden können, müssen die Zuluftdurchlässe über den gesamten relevanten Durchflussbereich funktionieren.

Düsenkanäle eignen sich hervorragend für diese Art von Räumen, da die Luft durch eine Vielzahl von Düsen über eine längere Strecke verteilt werden kann. Dies kann mehrere praktische Vorteile bieten:

Effiziente Luftverteilung im Aufenthaltsbereich

Die Zuluft wird von vielen Punkten entlang des Kanals verteilt. Dies schafft die Voraussetzungen, um einen großen Teil des Klassenzimmers zu erreichen und Bereiche mit stehender oder unzureichend belüfteter Luft zu vermeiden.

Anpassung an variable Volumenströme

Schulräume werden selten den ganzen Tag über mit der gleichen Belastung genutzt. Repus Düsenrohre können für bedarfsgeregelte Lüftung und variable Volumenströme (VAV) dimensioniert werden.

Kurze und kontrollierbare Nahzonen

Durch die richtige Wahl der Düsen, der Düsenplatzierung und der Luftstromrichtung kann das Ausblasbild an die Raumgeometrie und Möblierung angepasst werden. Dies ist wichtig in Klassenzimmern, in denen sich Schüler in der Nähe der Zuluftdurchlässe aufhalten.

Möglichkeit zur projektspezifischen Gestaltung

Schulen haben unterschiedliche Deckenhöhen, Grundrisse, Tragwerke und architektonische Voraussetzungen. Düsenkanäle können in Bezug auf Länge, Dimension, Anschluss, Farbe und Luftstromrichtung angepasst werden.

Düsenkanäle können sowohl die Kanalführung als auch die Luftverteilung vereinfachen

Eine traditionelle Installation kann separate Kanäle, Abzweigungen und Zuluftdurchlässe erfordern, um die Luft im Klassenzimmer zu verteilen. Ein Düsenrohr fungiert sowohl als Kanal als auch als luftverteilendes Element.

Dies kann die Anzahl der sichtbaren Komponenten reduzieren und eine einheitlichere Installation schaffen. In Räumen mit sichtbaren Installationen kann der Düsenkanal zudem ein integrierter Bestandteil der Raumarchitektur werden. Farbe und Ausführung können an die gestalterischen Anforderungen des Projekts angepasst werden.

Die exakte Systemlösung muss immer unter Berücksichtigung von Raummaßen, Wärmelast, Aufenthaltsbereich, Volumenstrom, Zulufttemperatur, Schallanforderungen und Kanalplatzierung dimensioniert werden.

Die richtige Projektierung ist entscheidend für ein gutes Ergebnis

Die Studie zeigt nicht, dass alle Durchlässe mit Düsen automatisch die gleiche Leistung erbringen. Die Ergebnisse zeigen jedoch, dass die Lüftung mit konfluierenden Luftstrahlen ein klares Potenzial in Klassenzimmern hat und dass die Ausführung des Durchlasses sowohl die Luftqualität als auch den thermischen Komfort und die Energieeffizienz beeinflusst.

Für jedes Schulprojekt müssen daher folgende Faktoren abgewogen werden:

Dimensionen und Deckenhöhe des Klassenzimmers
Minimaler und maximaler Auslegungsvolumenstrom
Personenbelegung und Wärmelast
Temperatur der Zuluft
Richtung und Ausblasbild der Düsen
Platzierung im Verhältnis zu Schülern und Lehrern
Zulässige Schallpegel und Druckverluste

Repus unterstützt Lüftungsplaner und Fachunternehmer bei der Auswahl und Anpassung von Düsenrohren an die technischen Voraussetzungen des Projekts. Die Produkte können auch mit den Repus-Tools für MagiCAD und Revit geplant werden.

In Schweden hergestellte Düsenkanäle für Schulen und Bildungsstätten

Repus fertigt Düsenkanäle in Schweden und kann die Produkte sowohl an technische als auch an architektonische Anforderungen anpassen. Die Lösungen eignen sich unter anderem für Klassenzimmer, Hörsäle, Bibliotheken, Mensen und andere Bildungsumgebungen, in denen sich die Belastung im Laufe des Tages ändert.

Durch die Kombination von bedarfsgeregelter Lüftung mit einer durchdachten Luftverteilung lassen sich eine gute Luftqualität und thermischer Komfort schaffen, während gleichzeitig der Energieverbrauch des Systems begrenzt wird.

Planen Sie die Lüftung für eine Schule?

Wir helfen Ihnen bei der Dimensionierung und Auswahl von Düsenkanälen basierend auf den Volumenströmen, der Geometrie, der Belastung und den Installationsbedingungen des Raumes. Senden Sie uns gerne eine Zeichnung oder eine kurze Projektbeschreibung, und wir melden uns mit einem passenden Produktvorschlag bei Ihnen.

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