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Reduktion des erforderlichen Abluftbedarfes

Durch eine Optimierung der Ablufterfassung ließe sich bei gleicher Abfuhr von Aerosolen, thermischen Lasten und Feuchtelasten der Abluftvolumenstrom reduzieren. Mit der Reduktion des Abluftvolumenstromes kann der Zuluftvolumenstrom gleichermaßen reduziert werden. Das Energieeinsparpotential liegt hier sowohl in der Reduktion des Ventilatorstrombedarfs als auch in der Reduktion des für die Beheizung der Zuluft erforderlichen Heizwärmebedarfes.

Verbesserte Ablufterfassung durch den Einsatz von Induktionshauben

Im Gegensatz zu konventionellen Ablufthauben wird bei Induktionshauben (Abbildung 1) zusätzlich ein kalter Zuluftstrom mit hoher Geschwindigkeit in den Haubenkörper geblasen. Die dadurch hervorgerufene Induktionswirkung verbessert die Ablufterfassung deutlich. Belastete Luft kann viel gezielter abgeführt werden. Die effektiv in den Raum eingebrachte Luftmenge kann somit bei gleicher Lastabfuhr reduziert werden.

Abbildung 1:
Induktionshaube


Die mögliche Volumenstromreduktion verringert zugleich den Lüftungsheizwärmebedarf, da die Lüftungswärmeverluste bzw. die zur Nacherwärmung der Zuluft auf eine behagliche Temperatur erforderliche Energie, gleichermaßen reduziert wird.

Das Food Service Technology Center FST (San Ramon/ USA) hat in einer Vergleichsmessung von Induktionshauben mit Nur-Abluft-Hauben eine Volumenstromeinsparung von knapp 27 % für Induktionshauben bei gleicher Lastenabfuhr festgestellt. Einige Hersteller geben zum Teil noch höhere Volumenstromeinsparpotentiale an, leider wurde dies bislang messtechnisch noch nicht nachgewiesen.

Die Gesamtenergieeinsparung für die Lüftung durch den Einsatz von Induktionshauben beläuft sich dadurch auf gut 25 % bezogen auf eine Referenzküche mit Lüftung ohne Wärmerückgewinnung, aber mit einer guten Stromeffizienz von 0,45 Wh/m³ (der Ventilatorstrom wurde wie in der Referenzküche angesetzt).

Da der Induktionsstrom als kalte Außenluft in den Haubenkörper eingebracht wird, bleibt an dieser Stelle noch zu erwähnen, dass dieser kalte Außenluftkanal zur Haube natürlich auch wie in Passivhäusern üblich möglichst kurz gehalten werden sollte und mit einer angemessenen dampfdiffusionsdichten Dämmstoffschicht (ca. 100 mm) isoliert werden muss.

Erhöhung der Lüftungseffizienz von Hauben

Einen großen Einfluss auf die Lüftungseffizienz der Hauben und damit auf den erforderlichen Abluftbedarf hat die Anordnung der Ablufthaube im Raum. Gemäß einer messtechnischen Untersuchung des FST [FST2000] haben die folgenden geometrischen Größen den wesentlichen Einfluss auf den Abluftbedarf:

  • die Anordnung der Haube im Raum (wandhängend oder frei im Raum)
  • der Haubenüberstand in Bezug auf die Tiefe und Breite der Kochstelle und
  • der Abstand z zwischen Unterkante Haube und Oberkante Kochstelle.

Der Abluftbedarf einer Ablufthaube, die mit einer Längsseite an der Wand angeordnet ist, wird beispielsweise von der VDI 2052 mit einem Reduktionsfaktor von 0,63 berücksichtigt (also einem gegenüber der freien Anordnung im Raum um 37 % reduzierten Abluftbedarf). Bei den Untersuchungen des FST wurden hier sogar teils noch höhere Einsparpotentiale auf Grund der Wandanordnung festgestellt. Auch der Einfluss der Haubenhöhe über der Kochstelle ist signifikant: so reduziert sich bei einer Reduktion des Abstandes z von 1,6 m auf 1,2 m der Abluftbedarf schon um 22 %.

Abbildung 2:
Einflüsse auf die Lüftungseffizienz von Hauben
und den damit verbundenen Abluftbedarf [VDI2052]


Reduktion des Abluftbedarfs durch spezielle Küchengeräte

Schon ausgehend von der VDI 2052 hat die Wahl der Küchengeräte einen enormen Einfluss auf den erforderlichen Abluftbedarf. Es werden Richtwerte für die Wärme- und Feuchtelastentwicklung durch die Verwendung bestimmter Geräte angegeben, anhand derer der erforderliche Abluftbedarf ermittelt werden kann. So verursachen offene Systeme, wie z.B. eine Kippbratpfanne, durch die hohe Entwicklung thermischer und stofflicher Lasten, einen sehr viel höheren Abluftbedarf als geschlossene Systeme, wie z. B. Kochkessel.

Eine deutliche Reduktion des erforderlichen Abluftbedarfs gelang mit der Markteinführung des Heißluftdämpfers. Ein Großteil der Garprozesse, die üblicherweise in offenen Systemen durchgeführt werden, können durch den geschlossenen Garraum des Heißluftdämpfers unter wesentlich geringerer Abgabe von Feuchte- und Wärmelasten durchgeführt werden. Feuchtelasten und thermische Lasten werden im Wesentlichen beim Öffnen des Gerätes nach einem Garprozess freigesetzt, was den erforderlichen Abluftbedarf deutlich reduziert.

Eine weitere Reduktion des Abluftbedarfs kann durch die Ausstattung des Heißluftdämpfers mit einer Umluftkondensationshaube erzielt werden, durch welche die Abgabe von Feuchte- und Wärmelasten durch Auskondensieren der Feuchtigkeit an der Kaltwasserschleife in der Umlufthaube nennenswert reduziert werden kann. In Tabelle 1 werden die erforderlichen Abluftbedarfswerte eines Heißluftdämpfers mit und ohne Umluftkondensationshaube am Beispiel des Typs Kombidämpfer 101 der Firma Rational gegenübergestellt. Laut Herstellerangaben kann der erforderliche Abluftbedarf beim Einsatz einer Umluftkondensationshaube um 27 m³/h je kW Gerätenennleistung reduziert werden. Der geringe verbleibende Abluftbedarf resultiert durch die verbleibenden stofflichen Lasten und Gerüche, die durch das System im Allgemeinen nicht kompensiert werden können. Da bei Heißluftdämpfern fast ausschließlich nur beim Öffnen des Gerätes Feuchte- und Wärmelasten entstehen, wird die Kondensationshaube bedarfsgerecht nur beim Austreten von Dämpfen zugeschaltet.

Kombidämpfer Rational Typ 101Kombidämpfer Rational Typ 101
mit Umluft-Kondensationshaube
Nennleistung: 19 kW Nennleistung: 19 kW
Abluftbedarf: 650 m³/h Abluftbedarf: 140 m³/h
Tabelle 1:
Abluftbedarfe von Heißluftdämpfern mit und ohne Umluftkondensationshaube


Das Prinzip der Umluftkondensation lässt sich auch auf Spülmaschinen übertragen und wird bereits von einigen Herstellern angeboten.
Nach Herstellerangaben besteht für eine solche Spülmaschine gar kein zusätzlicher Abluftbedarf mehr, wenn in der Küche ein gewisser Grundluftwechsel herrscht (auch wenn die Dampfabgabe durch die Kondensation kompensiert werden kann, verbleibt eine gewisse Restfeuchtigkeit am Geschirr selber).

Zusätzlicher Abluftbedarf = 0 m³/h

Ein bedeutendes zusätzliches Einsparpotential durch die Auswahl der Küchengeräte besteht also darin, die thermischen, stofflichen und Feuchtelasten nicht über die Lüftungsanlage abzuführen, sondern bereits am Gerät selbst weitestgehend zu vermeiden. Das steht nicht im Widerspruch zur energetischen Effizienz der einzelnen Geräte, im Gegenteil – Abgabe von weniger stofflichen und hygrischen Lasten bedeutet immer auch geringeren Wärmeverlust und damit geringeren Energiebedarf.

Abbildung 3:
Geschirrspülmaschine
mit Umluftkondensationshaube
[Winterhalter]


Bedarfsgeführte Regelung

Im Küchenbetrieb gibt es häufig nur wenige Anwendungen, die tatsächlich gleichzeitig ablaufen. Vor allem im Kantinenbetrieb oder in Schul- oder KiTa-Küchen verlaufen einzelne Abläufe wie Vorbereitung der Speisen, Kochen, Essenausgabe und Geschirrspülen oft zeitversetzt. Durch eine dem tatsächlichen Abluftbedarf angepasste Regelung lässt sich der Energiebedarf für die Küchenlüftung noch erheblich weiter reduzieren.

Eine messtechnische Untersuchung des Food Service Technology Centers (San Ramon/ USA) [FST2006] ergab bei der Analyse des Volumenstromverlaufes mit und ohne bedarfsgeführter Lüftung eine Volumenstromeinsparung von bis zu 30 % beim Einsatz bedarfsgeführter Lüftung.

Eine mögliche gleichzeitige Nutzung der unterschiedlichen Geräte muss natürlich berücksichtigt werden, da bei einer guten Küchenauslastung auch mehrere Anwendungen parallel stattfinden können.

Es gibt unterschiedliche Ansätze, den Küchenabluftbetrieb dem tatsächlichen Bedarf anzupassen. Als einfachste Maßnahme wäre hier eine Steuerung anhand eines Zeitprogrammes zu nennen. Ist die zeitliche Abfolge der Einzelanwendungen bekannt, wie z. B. im Kantinenbetrieb, kann das eine kostengünstige Maßnahme für kleinere gewerbliche Küchen sein. In Großküchen und Restaurantküchen ist der zeitliche Ablauf der unterschiedlichen Abläufe häufig nicht klar vorhersehbar, für diese Fälle sind verbesserte Regelstrategien gefragt. Genauer werden diese in [AkkP-47] beschrieben.

Siehe auch

Vorhergehender Abschnitt

Lüftung in gewerblichen Küchen - Identifikation der Energieeinsparpotentiale anhand der Aufgaben der Küchenlüftung, Zusammenfassung und Quellenangaben

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