Zentrale oder dezentrale Hallenlüftung? Eine Entscheidungshilfe

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Wann macht eine zentrale Hallenlüftung Sinn, wann eine dezentrale? Der neutrale Vergleich von Dipl.-Ing. Jürgen Dorenburg behandelt technische Aspekte, Kundennutzen und Kostenfragen.

Zuerst müssen die Zu- und Abluftvolumenströme bestimmt werden. Dann kann die Raumlufttechnik (RLT) ausgelegt werden. Zwei Systeme stehen zur Wahl:

  • Zentralanlage: Ein einziges RLT-Gerät bereitet die Luft zentral auf. Ein Luftleitungsnetz bringt sie in die Halle ein.
  • Dezentrales System: Es besteht aus mehreren kleineren und leitungsschwächeren Lüftungsgeräten. Sie saugen die Außenluft direkt an, filtern, heizen oder kühlen sie und blasen sie in spezifische Zonen aus. Ein Luftleitungsnetz erübrigt sich.
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Je nach Konstellation bietet das eine oder das andere System Vorteile. Daher lohnt sich ein Blick auf die wesentlichen Unterschiede:

  • Zentralanlagen wiegen etwa dreimal mehr als alle erforderlichen dezentralen Geräte zusammen. Das zentrale RLT-Gerät und das Luftleitungsnetz mit Volumenstromreglern, Klappen und Luftdurchlässen fallen also buchstäblich ins Gewicht.
  • Geringere Gewichte vereinfachen die Tragstruktur der Halle. Sie kann somit kostengünstiger konstruiert werden.
  • Dezentrale Geräte in die Infrastruktur von Produktionshallen einzubinden, ist häufig einfacher, als ein Luftleitungsnetz zwischen Kranbahnen, Fördersystemen und Versorgungseinrichtungen zu integrieren.
  • Wo kein Luftleitungsnetz vorhanden ist, kann auch keines lecken. Der Fördervolumenstrom muss also nicht erhöht werden, um Leckage zu kompensieren.
  • Ohne Luftleitungsnetz reduziert sich auch die Wartung gemäß Hygienevorschrift – beispielsweise in Deutschland gemäß VDI 6022.

Der Vergleich von Zentralanlagen und dezentralen Systemen reicht über die signifikante Gewichtsreduktion und den Verzicht auf ein Kanalsystem hinaus:

  • Dezentrale Systeme erlauben es, Neuanlagen stufenweise auszubauen oder bestehende Anlagen einfach zu erweitern.

  • Dezentrale Systeme können während der Betriebszeit gewartet werden, denn einzelne Geräte kurzfristig abzuschalten, ist im Allgemeinen unproblematisch.

Vorteile auch für Planer und Installateure

  • Der Planer hat einen geringeren Projektierungsaufwand, da dezentrale Geräte lüftungstechnisch funktionsfertig sind.

  • Der Betreiber erfreut sich hoher Anlagensicherheit, da er mehrere Geräte verwendet.

  • Der Installateur kann mit kurzen Montagezeiten rechnen, da die komplett ausgerüsteten Funktionseinheiten auch die steckerfertige Elektrik enthalten.

Einbindung unterschiedlicher Luftführungskonzepte

Damit eine Halle ihren Nutzen erfüllt, muss sich die Luftführung mit Misch- und/oder Schichtlüftung den Anforderungen anpassen.

In dezentrale Geräte ist die Luftverteilung integriert. In der Standardkonfiguration werden Drallluftverteiler zur Mischlüftung eingesetzt. Bei einer Schichtlüftung wird die Zuluft über Textilschlauch- oder Radialstrahldurchlässe eingebracht, die sich im oder direkt über dem Arbeitsbereich befinden. Dazu muss vom Gerät eine Luftleitung zum Durchlass geführt werden – ein Aufwand, den auch Zentralanlagen erfordern.

Zur gezielten Beaufschlagung eines Teilbereichs können Weitwurfdüsen eingesetzt werden.

Kommen unterschiedliche Luftverteilsysteme zum Zug, müssen die alternativen Durchlässe denselben Druckverlust aufweisen wie der integrierte Standarddurchlass.

MSR-Konzepte

Eine Hallenlüftung ist nur effizient, wenn sie einzelne Hallenbereiche mit variablen Luftströmen und unterschiedlichen Temperaturen versorgen kann. Bei einem zentralen System kann das aufwendig werden: Das Luftleitungsnetz benötigt Volumenstromregler sowie Jalousieklappen und, über eine Grundheizung im Zentralgerät hinaus, allenfalls Spotheizungen in den Strängen.

Dezentrale Anlagen versorgen Hallenbereiche über eines oder mehrere Geräte. Diese müssen nicht gleichartig sein, und sie können, je nach Bedarf, auch in unterschiedlichen Betriebsarten gefahren werden. So ist es möglich, ungenutzte Hallensegmente im Umluftbetrieb zu beheizen, während andere Bereiche mit Außenluft versorgt werden.

Der dezentralen Anordnung der Geräte muss die Architektur der Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik (MSR-Technik) Rechnung tragen. Sie stellt damit zweierlei sicher:

  • Geräte verschiedener Art können in unterschiedlichen Betriebsarten bei variablen Zuluftströmen und Temperaturen gesteuert und geregelt werden.
  • Werden die einzelnen Hallenzonen zu unterschiedlichen Zeiten genutzt, können diese Zonen individuell belüftet, beheizt oder gekühlt werden.

Damit lässt sich das System bereichsweise anpassen an unterschiedliche Anforderungen, die sich durch punktuelle Wärme- und/oder Schadstoffbelastung ergeben. Dank individuell einstellbarer Regelgrößen stößt es bei den Nutzern auf hohe Akzeptanz.

Diese Flexibilität erfordert in den Geräten neben den üblichen Funktionen eines Einzelreglers ein Zonenkonzept, Software für das Zonenmanagement sowie ein Bedienmodul:

  • Das Zonenkonzept für Geräte und Hydraulik legt die Funktion der Einzelgeräte im Gesamtverbund fest. Ein Zonenregler dient als Schnittstelle zur Umgebung des Systems: Er übernimmt die übergeordneten Funktionen der Geräte und regelt etwa Betriebsarten, Zeiten, Parameter, Störeingänge und Fehlermeldungen.
  • Mit der angepassten Software für das Zonenmanagement lassen sich Regelzonen mit Geräten bilden, welche die gleichen Anforderungen erfüllen. Jedes Gerät wird dabei durch einen Regler individuell und autonom geregelt, was folglich die hydraulische Einzelschaltung der Geräte erfordert.
  • Das Bedien- und Eingabemodul erlaubt es, die Geräte in der Anlagenstruktur zuzuordnen und Betriebsarten, Zeiten und Parameter einzugeben.

Die Integrierbarkeit in eine übergeordnete Gebäudeautomation und die Kommunikation über Modem und Internet sind Standard.

Kostenvergleich

Um zentrale und dezentrale Systeme kostenmäßig zu vergleichen, müssen Investitionen, Betrieb und Wartung berücksichtigt werden. Die Total Cost of Ownership ist also das Maß.

Gesamthaft unterscheiden sich die Kosten kaum. Eine vertiefte Analyse zeigt aber, dass sich die Kostenanteile deutlich verschieben.

Kostenanteile

Zentrales System

Dezentrales System

Geräte, Außenaufstellung

40%

85%

Kanäle und Durchlässe

40%

÷

MSR

20%

15%

Gesamtanlage

100 %

100%

Tabelle: Anteile der Investitionskosten bei zentralen und dezentralen Systemen /1/

Im Geräteanteil ist beim zentralen System die Montage des Geräts enthalten, beim dezentralen System das Einsetzen der Geräte ins Dach. Die Position „Kanäle und Durchlässe“ enthält den Montageanteil. Dass bei vergleichbaren Regelfunktionen der Aufwand für die MSR der Zentralanlagen etwas höher ist, schlägt sich in der Tabelle entsprechend nieder. Zudem zeigt sich, dass ein Vergleich von Einzelpositionen nicht aussagekräftig ist.

Fazit

Dezentrale Systeme sind anpassungsfähig. Sie erfüllen die vielfältigen Anforderungen an eine Hallenlüftung, vor allem von Produktionshallen, oft gezielter als Zentralanlagen. Um die Vorteile voll zu nutzen, braucht es ein Regelsystem, das die Struktur dezentraler Systeme berücksichtigt.

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Autor
Tobias Brugger
 
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