Lüftung in Konferenzräumen
Konferenzräume können innerhalb weniger Minuten von leer zu voll besetzt wechseln. Dadurch ändern sich sowohl die Wärmelast als auch der Bedarf an Frischluft sehr schnell. Die Lüftung muss daher große Volumenströme effizient einbringen können, ohne dass Personen, die nahe am Zuluftdurchlass sitzen, Zugluft oder großen Temperaturunterschieden ausgesetzt werden.
Eine wissenschaftliche Studie der Hochschule Gävle und der Universität Linköping zeigt, wie die Auslegung eines Zuluftdurchlasses mit konfluierenden Luftstrahlen die Luftqualität, die Wärmeabfuhr und den thermischen Komfort in Konferenzräumen beeinflusst. Die Ergebnisse zeigen, dass nicht nur der gesamte Volumenstrom entscheidend ist. Anzahl der Düsen, ihre Anordnung und die gesamte Austrittsfläche beeinflussen, wie die Luft den Aufenthaltsbereich erreicht und dort genutzt wird.
Konferenzräume stellen besondere Anforderungen an die Lüftung
Die Personenbelegung in einem Konferenzraum variiert oft deutlich stärker als z. B. in einem Einzelbüro. Wenn ein Meeting beginnt, steigen sowohl die CO₂-Konzentration als auch die Wärmeabgabe schnell an. Computer, Bildschirme, Beleuchtung und andere technische Ausstattung können gleichzeitig zusätzliche Wärme eintragen.
Die Lüftungslösung muss daher Folgendes leisten können:
- bei Vollbelegung ausreichend Frischluft zuführen
- Wärme von Personen und technischer Ausstattung abführen
- das Risiko von Zugluft im sitzenden Aufenthaltsbereich begrenzen
- bei niedrigen wie auch hohen Volumenströmen funktionieren
- eine gleichmäßige und kontrollierte Luftverteilung gewährleisten
- mit bedarfsgeregelter Lüftung zusammenarbeiten
Da die Teilnehmenden in der Regel über längere Zeit still sitzen, können bereits relativ geringe Luftgeschwindigkeiten als störend empfunden werden. Das gilt insbesondere im Bereich von Füßen und Knöcheln, wo niedrig angeordnete oder nach unten gerichtete Luftströmungen lokale thermische Unbehaglichkeit verursachen können.
Was ist eine Lüftung mit konfluierenden Luftstrahlen?
Lüftung mit konfluierenden Luftstrahlen heißt auf Englisch confluent jets ventilation, abgekürzt CJV. Die Technik basiert darauf, dass die Zuluft über mehrere kleinere, dicht beieinander angeordnete Düsen eingebracht wird.
Jede Düse erzeugt einen separaten Luftstrahl. In einem gewissen Abstand vom Durchlass beginnen die Luftstrahlen zusammenzuwirken und bilden gemeinsam einen größeren, zusammenhängenden Luftstrom. Durch die Verteilung des Volumenstroms auf viele Düsen kann die Austrittsgeschwindigkeit an jeder Öffnung begrenzt werden, während dem Raum gleichzeitig ein großer Gesamt-Volumenstrom zugeführt wird.
Anzahl, Anordnung und Ausrichtung der Düsen beeinflussen unter anderem:
- Geschwindigkeit und Reichweite der Luftstrahlen
- wie schnell sich die Zuluft mit der Raumluft vermischt
- die Temperatur im Aufenthaltsbereich
- das mittlere Alter der Luft in verschiedenen Bereichen des Raums
- die Fähigkeit, überschüssige Wärme abzuführen
- das Risiko von Zugluft in Bodennähe
Das bedeutet, dass die Auslegung der Düsenmatrix ein zentraler Bestandteil der Funktion des Zuluftdurchlasses ist.
Forschung zur Lüftung mit konfluierenden Luftstrahlen in Konferenzräumen
In der Studie A Numerical and Experimental Investigation of a Confluent Jets Ventilation Supply Device in a Conference Room untersuchten Harald Andersson, Mathias Cehlin und Bahram Moshfegh, wie drei unterschiedliche Düsenkonfigurationen in einer Konferenzraumumgebung funktionierten.
Harald Andersson war zum damaligen Zeitpunkt IndustriepDoktorand mit Bezug zu Repus. Die Studie wurde an der Hochschule Gävle und der Universität Linköping durchgeführt und 2022 in der wissenschaftlichen Zeitschrift Energies veröffentlicht.
Die Forschenden verglichen Zuluftdurchlässe mit drei unterschiedlichen Düsenmatrizen:
- eine Reihe mit 19 Düsen
- zwei Reihen mit insgesamt 38 Düsen
- drei Reihen mit insgesamt 57 Düsen
Die Durchlässe wurden bei zwei unterschiedlichen Kombinationen aus Volumenstrom und Zulufttemperatur untersucht. Die Studie kombinierte praktische Messungen mit numerischen CFD-Berechnungen, um Luftgeschwindigkeiten, Temperaturen und die Luftbewegung im Raum zu analysieren.
Die Leistung wurde anhand von drei zentralen Bereichen bewertet:
- thermischer Komfort
- Luftqualität im Aufenthaltsbereich
- Effizienz der Wärmeabfuhr
Durch den Vergleich der Messergebnisse mit mehreren Turbulenzmodellen konnten die Forschenden außerdem beurteilen, welches Berechnungsmodell den realen Volumenstrom am besten abbildete.
Die Größe der Düsenmatrix beeinflusste die Luftverteilung im gesamten Raum
Die Ergebnisse zeigten, dass die Größe der Düsenmatrix sowohl in der Nähe des Zuluftdurchlasses als auch weiter draußen im Aufenthaltsbereich von großer Bedeutung war.
Wurde derselbe Volumenstrom auf mehrere Düsen und mehrere Reihen verteilt, sank die Geschwindigkeit durch jede einzelne Düse. Die Durchlässe mit zwei oder drei Düsenreihen hatten damit ein geringeres Impulsniveau als der Durchlass mit nur einer Reihe.
Die größere Düsenmatrix bewahrte die Eigenschaften der Zuluft auf dem Weg in den Aufenthaltsbereich besser. Sie führte außerdem zu einer günstigeren Verteilung des mittleren Luftalters, was bedeutet, dass die frische Zuluft dort, wo sich Menschen aufhielten, effizienter genutzt wurde.
Die Studie zeigt damit, dass eine größere Anzahl an Düsen nicht nur die Verhältnisse unmittelbar vor dem Durchlass verändert. Die Auslegung beeinflusst auch die Luftqualität und die Temperaturverteilung im restlichen Raum.
Mehrere Düsenreihen führten zu besserer Luftqualität
Die Durchlässe mit mehreren Düsenreihen lieferten laut den numerischen Ergebnissen eine bessere Luftqualität im Aufenthaltsbereich als der Durchlass mit nur einer Düsenreihe.
Eine wichtige Erklärung war, dass die größere Zuluftfläche und die geringere Geschwindigkeit einen vorteilhafteren Transport der Frischluft ermöglichten. Die Zuluft konnte ihre Eigenschaften länger beibehalten und den Aufenthaltsbereich erreichen, ohne sich in der Nähe des Durchlasses so schnell mit älterer Raumluft zu vermischen.
Für einen Konferenzraum ist das besonders relevant. Wenn sich viele Personen in einem begrenzten Raum aufhalten, muss die zugeführte Luft nicht nur in den Raum gelangen, sondern auch dort, wo die Teilnehmenden sitzen, effizient verteilt werden.
Die Studie zeigt daher den Wert, die gesamte Luftverteilung zu dimensionieren – nicht nur den gesamten Volumenstrom.
Effizientere Wärmeabfuhr aus dem Aufenthaltsbereich
Die Durchlässe mit größerer Düsenmatrix zeigten zudem eine höhere Effizienz der Wärmeabfuhr. Die geringere Zuluftgeschwindigkeit führte dazu, dass die thermischen Antriebskräfte im Raum stärker zur Luftbewegung beitragen konnten.
Warme Luft von Personen und technischer Ausstattung steigt natürlicherweise auf. Wird die Zuluft mit der richtigen Geschwindigkeit und dem passenden Ausblasbild eingebracht, kann dieser temperaturgetriebene Volumenstrom dazu beitragen, die Wärme nach oben und aus dem Aufenthaltsbereich abzutransportieren.
Die Ergebnisse zeigen, dass das Zusammenspiel zwischen Zuluftdurchlass und den natürlichen Luftbewegungen im Raum bedeutsam ist. Ein höheres Austrittsimpulsniveau ist nicht automatisch besser. Wie die Luft zugeführt wird, kann ebenso wichtig sein wie die Luftmenge, die zugeführt wird.
Geringere Luftgeschwindigkeit verringerte das Risiko von Zugluft auf Knöchelhöhe
Eine zentrale Komfortfrage in Konferenzräumen ist das Risiko von Zugluft im Bereich von Beinen und Füßen. Die Teilnehmenden sitzen bei längeren Meetings oft still und können daher besonders empfindlich auf lokale Luftströmungen reagieren.
In der Studie führten die Durchlässe mit mehreren Düsenreihen zu geringeren Luftgeschwindigkeiten auf Knöchelhöhe als der Durchlass mit nur einer Reihe. Die geringere Geschwindigkeit reduzierte das Risiko von Zugluft und lokaler thermischer Unbehaglichkeit.
Das Ergebnis veranschaulicht ein wichtiges Planungsprinzip: Wird ein Volumenstrom über eine größere Austrittsfläche verteilt, kann die Geschwindigkeit aus jeder Düse gesenkt werden. Das schafft bessere Voraussetzungen, die benötigte Luftmenge zuzuführen, ohne Unbehagen im sitzenden Aufenthaltsbereich zu verursachen.
Was bedeuten die Ergebnisse für die Planung von Konferenzräumen?
Die Studie zeigt, dass Anordnung und Anzahl der Düsen als aktive Planungsparameter betrachtet werden müssen. Die Funktion eines Zuluftdurchlasses lässt sich nicht allein anhand des Anschlussmaßes oder des gesamten Volumenstroms beurteilen.
Bei der Planung sollten unter anderem folgende Aspekte berücksichtigt werden:
- Raumabmessungen und Raumhöhe
- Anzahl der Sitzplätze und erwartete Personenbelegung
- Minimaler und maximaler Auslegungsvolumenstrom
- Zulufttemperatur
- interne Wärmelast durch Personen und Ausstattung
- Position des Durchlasses im Verhältnis zu den Sitzplätzen
- Anzahl, Ausrichtung und Austrittsfläche der Düsen
- Anforderungen an Schallpegel und Druckverlust
Ein Zuluftdurchlass mit mehreren Düsen kann gute Voraussetzungen schaffen, um große Volumenströme zu bewältigen, dennoch muss der Durchlass weiterhin für den jeweiligen Raum dimensioniert werden. Die Ergebnisse der Studie sind daher als Unterstützung für das Technikprinzip zu verstehen – nicht als Garantie, dass jeder Düsendurchlass in allen Installationen die gleiche Leistung erbringt.
Düsenrohre verteilen die Luft über eine größere Fläche
In einem Düsenrohr dient das Rohr sowohl als Transportweg als auch als luftverteilender Durchlass. Die Zuluft wird über viele Düsen entlang der Rohrfläche verteilt, statt auf wenige separate Zuluftpunkte konzentriert zu werden.
Dadurch lässt sich Folgendes anpassen:
- die Anzahl der Düsen an den jeweiligen Volumenstrom
- die Ausrichtung der Düsen an die Raumgeometrie
- das Ausblasbild an Möblierung und Aufenthaltsbereich
- Länge und Abmessungen des Rohrs an die Installation
- Ausführung und Farbton an architektonische Anforderungen
Für größere Konferenzräume, Vorstandszimmer, Schulungsräume und Besprechungsräume kann dies eine gleichmäßige Luftverteilung über einen langgestreckten oder konzentrierten Aufenthaltsbereich schaffen.
Ein Düsenrohr kann außerdem den Bedarf an separaten Abzweigen und Zuluftdurchlässen reduzieren. Das kann zu einer durchgängigen Kanalführung und einem klareren visuellen Ausdruck in Räumen mit sichtbaren Installationen führen.
Angepasste Zuluftdurchlässe für unterschiedliche Installationsbedingungen
Nicht jeder Konferenzraum eignet sich für denselben Typ Zuluftdurchlass. In manchen Räumen sind Installationen sichtbar, während andere eine abgehängte Decke oder nur begrenzten Platz für die Kanalführung haben.
Repus fertigt sowohl Düsenrohre als auch andere Typen von Zuluftdurchlässen, die an die Projektbedingungen angepasst werden können. Je nach Position und Luftverteilungsprinzip kann die Lösung beispielsweise ausgeführt werden als:
- rundes oder quadratisches Düsenrohr
- aufgesetzter Deckendurchlass
- wandmontierter Zuluftdurchlass
- in die abgehängte Decke integrierter Durchlass
- projektspezifischer Durchlass mit angepassten Maßen und Anschlüssen
Durch die Anpassung von Anzahl, Anordnung und Ausrichtung der Düsen kann das Ausblasbild entsprechend der Nutzung und Möblierung des Raums ausgelegt werden.
Bedarfsgeregelte Lüftung bei variierender Belegung
Konferenzräume werden oft unregelmäßig genutzt. Das System auf Vollbelegung auszulegen, aber den ganzen Tag denselben Volumenstrom zu fahren, kann zu unnötigem Energieverbrauch führen.
Mit bedarfsgeregelter Lüftung kann der Volumenstrom z. B. an Anwesenheit, CO₂-Gehalt oder Raumtemperatur angepasst werden. Damit dies gut funktioniert, muss der Zuluftdurchlass über den gesamten relevanten Volumenstrombereich ein geeignetes Ausblasbild liefern.
Repus Düsenrohre können für variable Volumenströme dimensioniert werden. Anordnung und Ausrichtung der Düsen werden an den niedrigsten und höchsten Betriebsfall des Raums angepasst, wodurch Voraussetzungen für eine effiziente Luftverteilung auch bei wechselnder Belegung geschaffen werden.
Die Studie aus dem Jahr 2022 untersuchte zwei definierte Betriebsfälle und ist nicht allein als vollständige Verifizierung aller VAV-Bedingungen zu interpretieren. Die Ergebnisse zeigen jedoch klar, dass die Auslegung der Düsenmatrix und das Impulsniveau der Zuluft Luftqualität, Wärmeabfuhr und Komfort beeinflussen.
Repus Zuluftdurchlässe in MagiCAD und Revit planen
Für Lüftungsplaner sind Repus Produkte über Planungswerkzeuge für MagiCAD und Revit verfügbar. Die Produkte können damit direkt in Zeichnungen und digitalen Modellen spezifiziert werden.
Das erleichtert die Arbeit beim:
- Auswählen von Produkt und Dimension
- Platzieren des Zuluftdurchlasses im Modell
- Prüfen technischer Daten
- Koordinieren der Installation mit anderen Bauteilen
- Erstellen einer klaren Grundlage für Auftragnehmer und Auftraggeber
Bei projektspezifischen Anforderungen unterstützt Repus auch bei der Produktauswahl, Dimensionierung und Anpassung des Ausblasbildes.
Planen Sie die Lüftung für einen Konferenzraum?
Repus unterstützt Lüftungsplaner, Auftragnehmer und Architekten bei der Auswahl von Zuluftdurchlässen anhand von Raumgeometrie, Personenbelegung, Volumenströmen und Installationsbedingungen.
Senden Sie uns gerne eine Zeichnung oder eine kurze Projektbeschreibung mit den Raummaßen, den gewünschten Volumenströmen und der vorgesehenen Position der Durchlässe. Wir melden uns mit einem Vorschlag für eine passende Lösung.
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Über die wissenschaftliche Studie
Der Artikel A Numerical and Experimental Investigation of a Confluent Jets Ventilation Supply Device in a Conference Room wurde am 22. Februar 2022 in Energies, Band 15, Ausgabe 5, Artikel 1630, veröffentlicht.
Autoren: Harald Andersson, Mathias Cehlin und Bahram Moshfegh.
Die Studie wurde an der Hochschule Gävle und der Universität Linköping durchgeführt und umfasste sowohl experimentelle Messungen als auch numerische CFD-Berechnungen.
DOI: 10.3390/en15051630
Lesen Sie den vollständigen wissenschaftlichen Artikel bei MDPI.
