Industrielle Lufttechnik Niederlassung Gießen Friedrich-List-Straße Gießen - Deutschland - Kontakt:

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1 Industrielle Lufttechnik Niederlassung Gießen Friedrich-List-Straße Gießen - Deutschland - Kontakt: Tel.: Mail: industrielle.lufttechnik@ets-tec.de Web:

2 Betätigungsfelder / Geltungsbereiche Unser Anspruch: Die Lufttechnik am Arbeitsplatz darf nicht ein zufälliges Ergebnis oder die Summe von unkoordinierten oder nachträglich durchgeführten Einzellösungen sein. Emissionen TA-Luft, VOC, etc. Energie??? P AGW Gefahrstoffe Produktionsanlage Immissionen TA-Luft - 2 -

3 Lufttechnische IST-Aufnahme Zielformulierung Optimale objektadaptierte Luft- und Energietechnik Sichere Einhaltung von AGW s und TA-Luft-Werten Einhaltung der Behaglichkeitskriterien Sicherung von Produktqualitäten Reduzierung diffuser Emissionen und CO 2 Belastungen Ganzheitliche Betrachtung aller emissionsrelevanten Einflussgrößen und komplette Hallenluftbilanzierung Minimierung der Ab- und Zuluftvolumenströme, im Hinblick auf eine: Minimierung der Investkosten Minimierung des Energiebedarfs Minimierung der Betriebskosten - 3 -

4 Lufttechnische IST-Aufnahme Grundlagen Im Vorfeld einer lüftungstechnischen Planungsaufgabe, eines Gutachtens oder einer Anfrage, ist die Durchführung einer lufttechnischen IST-Aufnahme sinnvoll, um die jeweiligen Emissionsvolumenströme strömungstechnisch bewerten zu können in Abhängigkeit: der Prozessabläufe der Prozessbedingungen der Anlagengeometrien der Hallenrandparameter der Zu- und Ablufteinrichtungen des Installationsortes etc

5 Lufttechnische IST-Aufnahme Inhalte Ermittlung und Bewertung der relevanten Emissionsquellen Ermittlung der Randbedingungen der emissionsrelevanten Situationen (z. B. Querströmungen, Störeinflüsse, etc.) Messtechnische Aufnahme der Emissionsvolumenströme Bewertung und Berechnung thermischer Konvektionsvolumenströme Messung und Bewertung der installierten Luftleistungen (Zu- und Abluft) Berücksichtigung und Bewertung von Gleichzeitigkeiten und Auslastungen an den Emissionsquellen Auswertung der Ergebnisse und Berichterstellung Präsentation und Diskussion der Ergebnisse vor Ort - 5 -

6 Anlagen zur Schadstofferfassung Anlagen zur Schadstofferfassung Erfassungseinrichtung, Rohrleitung,Ventilator, Abscheidung, Schalldämpfer, etc. Erfassungseinrichtungen Erfassungselement, Abluftöffnung, u.u. unterstützende Luftzufuhr Grad der Einkleidung des Ortes, an dem Schadstoffe freigesetzt werden Vollständige Einkleidung Teileinkleidung (Freie) Absaugung - 6 -

7 Anlagen zur Schadstofferfassung - 7 -

8 Geschwindigkeitspotenziale vor einem Absaugrohr Beispiel: Gegeben: Rohr d= 100 mm Geschwindigkeit im Rohr w 0 = 10 m/s Gesucht: Die Geschwindigkeit w bei einem Abstand von 50 mm. Verhältnis: x/d= 50 mm / 100 mm = 0,5 Ergebnis: In x-richtung: w/w 0 = 0,3 w = 3 m/s Geschwindigkeitsfeld vor einer rohrförmigen Absaugöffnung d = x d = y d w 0 = w w0 = Durchmesser des Rohres dimensionsloser Abstand zur Rohröffnung Absauggeschwindigkeit im Rohr (dimensionslose) örtliche Geschwindigkeit vor der Rohröffnung - 8 -

9 Absaughaube mit trapezförmigem Querschnitt - 9 -

10 Geschwindigkeitsverteilung - Oberhaube Linien gleicher Luftansauggeschwindigkeit (Isotachen) in % der Strömungsgeschwindigkeit im Rohr Quelle: IFA

11 Volumenstrombilanzierung Bild:

12 Düsenplatte Eigenimpuls mit Querströmung

13 Ausführungsbeispiele: Düsenplatte (II) AUFGABENSTELLUNG Rauchemissionen beim Schmelzen von Messing LÖSUNG Erfassung der Rauchemissionen mittels Düsenplatte (Schwenkbar) Abluft: m³/h

14 Vergleich: Erfassungselement, vor dem Umbau

15 Vergleich: Erfassungselement Düsenplatte (nach dem Umbau)

16 Vorteile der Düsenplatte Größere Tiefenwirkung Geringere Empfindlichkeit gegenüber Querströmungen Höherer Gütegrad Kleinstmöglicher Montageabstand zur Emissionsquelle Einsparung von Betriebskosten Kleinere Abscheidesysteme

17 Erfassungselement ETS-Vortex Kernfaden (Kern des Wirbels) Einströmrichtung Strömungslinien (CFD Simulation) Grundkörper

18 Rauchvideo: Erfassung ETS-Vortex

19 Strömungsbilder: Erfassung ETS-Vortex

20 Beispiel: ETS-Vortex zur Absaugung Portalfräsanlage Rauchvideo an einer Erfassung einer Portalfräsanlage

21 Vorteile der Vortex Absaugung Überlagerung der Geschwindigkeitsfelder von Strömungssenken Rotationsströmung ( Wirbelsturm, Taifun, Tornado ) Axialströme im Kern des Rotationsfeldes Umfangsgeschwindigkeit der Rotationsströmung mindestens > 10x höher als die Rohrleitungsgeschwindigkeit (bis zu 150 m/s!) Unterdruck im Kernbereich (> Pa) proportional zum dynamischen Druck der Umfangsgeschwindigkeit

22 Rauchvideo: Erfassung ETS-Jetline (Patentanmeldung)

23 Strömungsbilder: Erfassung ETS-Jetline (Patentanmeldung)

24 Vorteile der ETS - Jetline Linearabsaugung (zum Patent angemeldet) Vielseitig einsetzbar, insbesondere für impulsbehaftete und thermisch überlagerte Emissionen mit längsausgedehnter Quelle Staupunktfreie Erfassung linearer Emissionsquellen Minimierter Erfassungsvolumenstrom Hoher Schadstofferfassungsgrad kleinere Abscheidesysteme Optimale Zugänglichkeit der Emissionsquellen von oben bei klappbarer Ausführung Geringere Verschmutzungsanfälligkeit Einfache, vielseitig modifizier- und anpassbare Bauweise Reduzierung der Betriebskosten

25 Be- u. Entlüftungskonzepte für Industriehallen Belüftungsarten Natürliche Luftführung Mechanische Luftführung Freie Lüftung Turbl. Mischströmung Schichtströmung Verdrängungsströmung

26 Natürliches Strömungsverhalten im Raum Wärmequelle

27 Freie Lüftung

28 Freie Lüftung Vorteile der Freien Lüftung: geringe Investitionskosten wartungsarm und bedingt funktionssicher (keine mechanischen Bauteile) nicht leitungsgebunden geringe Energiekosten Nachteile der Freien Lüftung unkontrollierte Zulufteinströmung in der Halle (Querströmungen) reine, ungefilterte bzw. unaufbereitete Außen- bzw. Zuluft Beeinflussung von Konzentrationsgrenzwerten luftfremder Stoffe nicht möglich luftfremden Stoffe verlassen mit der Abluft die Halle als diffuse, ungefilterte Emissionen stark wechselnde, Witterungs- und Produktionsabhängige Verhältnisse

29 Mischlüftung Mischlüftung mit mechanischer Zu- und Abluftführung Zu- und Abluft im Deckenbereich mit horizontaler, impulsbehafteter Luftzufuhr

30 Mischlüftung Vorteile der Mischlüftung: geringer Platzbedarf für Zu- und Abluftelemente (Arbeitsbereich bleibt weitestgehend frei von Lüftungselementen) kontrollierte Zu- und Abluftführung in der Halle aufbereitete, konditionierte Zuluft bedingt Witterungsunabhängig Nachteile der Mischlüftung: lastunabhängige Zulufteinbringung impulsreiche Zulufteinströmung in der Halle (Querströmungen) Verdünnung der Hallenluft durch Zuluft keine Dimensionierbarkeit des Zuluftstromes an Hand der Produktionsparameter ( Last -abhängig) hoher Energie- und Wartungsaufwand

31 Schichtenströmung Schichtenströmung Anordnung der Auslässe am Boden

32 Schichtenströmung Anordnung der Luftauslässe Schichtströmung Anordnung am Boden Schichtströmung Anordnung in 3,0 m

33 Stoffbelastungsgrad Vergleich Belastungsgrade Mischlüftung Schichtlüftung Bei Mischlüftungssystemen wird die Zuluft über Luftdurchlässe im Deckenbereich oder über Luftdurchlässe im Wandbereich mit hohem Impuls in den Raum eingebracht. Oberhalb der Aufenthaltszone erfolgt durch turbulente Strahlinduktion ein vollständiges Vermischen des eintretenden Luftstrahles mit Raumluft. Es kommt zu einer weitgehend homogene Verteilung von Gefahrstoffen und Wärme über die gesamte Produktionshalle. Der Belastungsgrad liegt im Mittel bei 1. Reduzierungen des Belastungsgrades sind bei Mischluftsystemen nur durch Maßnahmen im Bereich der Direkterfassungstechnik zu erzielen. Bei Einsatz der Schichtenströmung zur Zuluft-Zuführung wird erkennbar, dass im Raum deutlich voneinander abweichende Strömungsgebiete entstehen. Es bildet sich im oberen Hallenbereich eine Zone gleichmäßiger Durchmischung, gekennzeichnet durch den Belastungsgrad 1. Im unteren Hallenbereich eine Zone, in der deutlich sichtbar geringere Gefahrstoffbelastungen auftreten (siehe folgende Folie). Dieses System zeigt eine deutliche Verbesserung der Luftqualität im Aufenthaltsbereich auf

34 Stoffbelastungsgrad Stoffbelastungsgrad Vergleich (I) Belastungsgrad: Mischlüftung vs. Schichtlüftung bei versch. Anordnungshöhen Stoffbelastungsgrad = Schadstoffkonzentration am Arbeitsplatz Schadstoffkonzentration in der Abluft 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 Mischlüftung Schichtenströmung 0,4 0,3 0,2 Schichtenströmung 0,1 0 Turb. Mischlüftung in 3,0 m Höhe Auslass am Boden

35 Stoffbelastungsgrad Vergleich (II) Belastungsgrad: Mischlüftung vs. Schichtlüftung 15 m 1 2 Mischlüftung Schichtströmungsausläse amfußboden(0,4m/s) Hallenhöhe , ,4 0,6 0,8 1,0 1,2 Belastungsgrad h ARB h ZU Schadstoffverteilung über die Hallenhöhe bei unterschiedlichen Luftführungssystemen Quelle: VDI 2262, Blatt

36 Schichtenströmung Vorteile der Schichtlüftung: Reduzierung der luftfremden Stoffe am Arbeitsplatz gegenüber der Mischlüftung um bis zu 90 % Reduzierung der Wärmebelastung gegenüber der Mischlüftung um bis zu 50 % Einsparung an Zuluftvolumenstrom durch gezielte Zuluftführung an den Arbeitsplatz Keine Verdünnung der belasteten Hallenluft durch die Zuluft Dimensionierbarkeit des Zuluftstromes an Hand der Produktionsparameter ( Last -abhängig) Nachteile der Schichtlüftung: hoher technischer und planerischer Aufwand z.t. hoher Platz- und Wartungsaufwand

37 Schichtenströmung Ausführungsbeispiel Zulufteinbringung mit Rauchdarstellung Quelle: Daimler AG

38 Resumee / Zielformulierung Optimale objektadaptierte Luft- und Energietechnik Sichere Einhaltung von AGW s und TA-Luft-Werten Einhaltung der Behaglichkeitskriterien Sicherung von Produktqualitäten Reduzierung diffuser Emissionen und CO 2 Belastungen Ganzheitliche Betrachtung aller emissionsrelevanten Einflussgrößen und komplette Hallenluftbilanzierung Minimierung der Ab- und Zuluftvolumenströme, im Hinblick auf eine: Minimierung der Investkosten Minimierung des Energiebedarfs Minimierung der Betriebskosten

39 Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Kontakt: Tel.: Mail: Web: