RLT Anlagen und Lüftungstechnik: Logistikhallen perfekt auslegen

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Für die Auslegung raumlufttechnischer Anlagen (RLT) in Logistikhallen gelten, unabhängig von spezifischen Anforderungen an die Hallentemperierung, die grundlegenden Gesetze der Strömungsmechanik. Sie beeinflussen Planung, Ausführung und somit die (Betriebs-) Kosten der Lüftungstechnik.

So sollte beispielsweise ein vertikaler Temperaturgradient angestrebt werden, der den Wärmeverlust − besonders im oberen Hallenbereich − durch möglichst geringen Temperaturanstieg minimiert. Eine gute Luftdurchspülung der Regalgänge fördert diesen Effekt. Unterstützt wird die Durchströmung z.B. über durchlässige Gitterboden-Regalsysteme mit ausreichendem Freiraum zum Bodenbereich.

Vorteile von Drall-Luftverteilern

Das spezifische Strömungsverhalten von Drall-Luftverteilern − wie dem patentierten Air- Injector von Hoval − sorgt für eine anforderungsgerechte Luftverteilung in Logistikhallen.

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Dabei tritt im Heizfall ein stark gebündelter Luftstrom mit hoher Geschwindigkeit aus dem Verteiler aus und um die Luftsäule entsteht eine negative Druckdifferenz (Gesetz von Bernoulli). Folglich bewegt sich die Umgebungsluft aus dem Deckenbereich und − in geringerem Umfang − aus den oberen Regalebenen zum Luftstrom. Mit zunehmender Eindringtiefe verringert sich die Geschwindigkeit des Luftstromes, der umgebende Unterdruck nimmt ab und die Umgebungsluft wird induziert: Die Strömung durchdringt die unteren Regalstufen.

Für einen effizienten Strömungsdurchtritt zu den nebenliegenden Regalgängen sollte ein Freiraum von 0,2 bis 0,3 Meter (m) Höhe im Bodenbereich der Regale eingeplant werden. Die so optimierte Luftverteilung erlaubt es, mit einer Reihe von Luftdurchlässen bis zu drei Regalgänge strömungstechnisch zu behandeln. (siehe Abb. 1: Durchspülung von Regalgängen)

Regalreihen schränken die Ausbildung der rotationssymmetrischen Ausströmung von Drall- Luftverteilern ein. Die Fronten der Regalzeilen wirken strömungstechnisch als Wände und es bilden sich Wandstrahlen (Coanda-Effekt). Diese haben mehr Reichweite als Freistrahlen (Formulierung von Regenscheit) und eine grössere Ausblashöhe als bei freier Strömungsausbreitung. Der Zuwachs kann bis zu 1,5 m betragen.

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Abb. 1: Durchspülung von Regalgängen: Mit der vertikalen Lufteinbringung von oben lassen sich geringe Temperaturgradienten über die Höhe erreichen. Bei einer Hallenhöhe von acht bis zwanzig Metern liegen die Werte gewöhnlich zwischen 0,15 Kelvin bis 0,25 Kelvin.

Einhaltung spezifischer Temperaturanforderungen

Besteht für das Lagergut keine Temperaturanforderung, werden allgemein Raumtemperaturen zwischen frostfrei und 16 Grad Celsius angestrebt. Frostfrei entspricht dabei einer Temperatur von ca. acht Grad Celsius (bei Einsatz von wassergeführten, glykolfreien Systemen und einer Schalttemperatur der Frostschutzthermostate von fünf Grad Celsius). Dafür werden die einzelnen Lüftungsgeräte mit der Heizleistung betrieben, die sich aus der maximal möglichen Temperaturdifferenz bei vorgegebener Ausblashöhe und Volumenstrom errechnet. Zur Einhaltung einer frostfreien Raumtemperatur ist eine Zweipunktregelung ausreichend und es müssen nur wenige Geräte installiert werden.

Maximal zulässige obere Temperaturen (Grenztemperatur)

...wie etwa bei der Lagerung von Lebensmitteln oder pharmazeutischen Produkten, liegen üblicherweise unter 25 Grad Celsius. Bei direkter Beaufschlagung der oberen Regalstufen kann die Zulufttemperatur im Heizfall höchstens gleich der Grenztemperatur sein. Dies lässt eine nur geringe Temperaturspreizung und eine entsprechend niedrige Heizleistung zu. Zum Temperaturerhalt müssen daher verhältnismässig viele Lüftungsgeräte installiert werden.

Drall-Luftverteiler schaffen hier Abhilfe, da sie Temperaturspreizung und Heizleistung erhöhen: Der Luftstrom tritt im Heizfall stark gebündelt aus und eine direkte Beaufschlagung der oberen Regalstufen mit Zuluft entfällt. Die Zuluft kann deshalb mit einer ca. drei Kelvin (K) höheren Temperatur als die geforderte Grenztemperatur eingeblasen werden. Die notwendige Heizleistung kann folglich mit einer geringeren Anzahl von Geräten erbracht werden – das spart Investitions- und Betriebskosten und freut nicht zuletzt die Umwelt.

In den Sommermonaten können die festgelegten Grenztemperaturen mittels Umluft- oder Aussenluftgeräten gehalten werden. Die Aussenluft kann zur direkten und/oder indirekten Kühlung genutzt werden. Zur exakten Einhaltung von Grenztemperaturen empfiehlt sich eine automatisierte Systemregelung.

Soll eine untere und eine obere Grenztemperatur erfüllt werden, ist der vertikale Temperaturgradient ausschlaggebend. Muss Lagergut beispielsweise bei Temperaturen zwischen 18 Grad Celsius und 21 Grad Celsius (3 K) gelagert werden, darf die Hallenhöhe bei einem Gradienten von 0,25 K/m höchstens 12 m betragen.

Zentrale vs. dezentrale Medienversorgung
Die Heiz- und Kühlmittelversorgung kann für Umluft- und Aussenluftgeräte zentral oder dezentral ausgeführt werden. Für Logistikhallen ist eine dezentrale Lösung besonders geeignet. Ihre Umsetzung mit Umluft- und / oder Aussenluftgeräten, ausgestattet mit reversiblen Wärmepumpen, ist weniger aufwändig als eine zentrale Versorgung, bestehend aus Heizkesselanlage und Kaltwassersatz sowie dem jeweilig zugehörigen hydraulischen System. Da dezentrale Systeme keine Heizräumlichkeiten erfordern, bleibt zudem wertvolle Lagerfläche erhalten. Ein weiterer Vorteil dezentraler Heizungs- und Lüftungssysteme: Einzelne kleinere Punktlasten lassen sich, statisch betrachtet, einfacher in eine Hallenkonstruktion einbinden als grosse Einzellasten.

Zuluft und Schadstoffkonzentration

Werden in einer Halle Diesel-Gabelstapler eingesetzt, sind länderspezifisch weitere technische Regeln bindend. Um zulässige Schadstoffkonzentrationen nicht zu überschreiten, ist der Zuluftstrom gegebenenfalls anzupassen entsprechend anzupassen.

 Moderne Elektrostapler werden mit Lithium-Ionen-Batterien betrieben. Sie haben gegenüber herkömmlichen Blei-Säure-Batterien den Vorteil, dass beim Ladevorgang kein Wasserstoff freigesetzt wird. Ihre Ladestationen müssen daher keine ATEX-Richtlinie zum Explosionsschutz erfüllen und es sind keine erweiterten lüftungstechnischen Massnahmen erforderlich. Sind Regalfördersysteme vorhanden, ist die Wärmefreisetzungen der Anlagen bei der Kühllastberechnung zu berücksichtigen.
Autor
Tobias Brugger
 
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