Wärmerückgewinnung aus Wrasen

Technik » Lüftung
Wärmerückgewinnung aus Wrasen
Klimaanlagenerneuerung in der Stadtsparkasse Düsseldorf
Wenn es in der Großküche dampft und zischt, wird viel Energie eingesetzt. Doch nur
ein Teil davon fließt in die Zubereitung von Speisen. Der Rest wird als Wärme in den
Raum freigesetzt. Die warme Küchenluft, angereichert mit fetthaltigen Aerosolen,
Wasserdampf und Geruchsstoffen muss kontinuierlich abgeführt und durch frische
Zuluft ersetzt werden. Die Stadtsparkasse Düsseldorf setzt seit der Umrüstung ihrer
Küchenbelüftung auf Zentrallüftungsgeräte, mit denen rund 70 % der Wärme zurück­
gewonnen wird. Der Komfort für Personal und Gäste von Bistro und Kantine ist dank
der modernen Technik deutlich gestiegen.
Dipl.-Ing. Heike Millhoff
81241 München
R und 2250 h im Jahr herrscht
in einer Kantinenküche
Hochbetrieb. Zeitlich entspricht
dies ungefähr der Nutzung von
Büroräumen, doch bei der Lüftung von Küchen muss man
andere Maßstäbe anlegen. Beim
Kochen, Braten und Spülen steigt
heiße Luft auf und verteilt sich
durch Thermik und Konvektion im Raum. Besonders durch
Braten und Frittieren gelangen
fetthaltige Aerosole in die Abluftsysteme. Es sind zum Teil
ultrafeine Partikel, die aus bis zu
90 % Triglyceriden und Fettsäuren bestehen und eine Vielzahl
von gefährlichen Stoffen enthalten können. Von ihnen geht die
Gefahr eines Fettbrands aus, da
die fetthaltigen Schwaden ihre
Fracht in den Abzugshauben,
Abluftkanalsystemen, dem Filter
und dem Ventilator ablagern
können. RLT-Anlagen im Zusammenspiel mit geeigneten
Abluftgeräten und einem strikten
Reinigungsplan dämmen die
Brand- und Hygienegefahren
in den Küchenabluftsystemen
Eine Schauküche für schnelle Gerichte sorgt –
lüftungstechnisch durch einen Luftschleier abgeschirmt vom
Essbereich – für Abwechslung auf dem Speiseplan
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ein und beseitigen Störfaktoren für Küchenpersonal, Gebäude
und Lebensmittel.
Separate Entlüftung für Küchenbereiche
Die Stadtsparkasse Düsseldorf hat in ihrer Zentrale auf der Berliner
Allee die vermutlich längste Sparkassen-Kundenzone Deutschlands. Das gesamte Gebäudeensemble ist rund 400 m lang und
bietet in mehreren, miteinander verbundenen und unterschiedlich
hohen Gebäude­teilen zusammen rund 700 Mitarbeitern Platz.
Die Geschossanzahl variiert zwischen drei und zwanzig Stockwerken. Als der Kantinenbereich aus den frühen 1990er Jahren
umgebaut und auf den neuesten technischen Standard gebracht
werden sollte, stellte sich auch die Frage nach einer zeitgemäßen
Be- und Entlüftung.
Die Vorbereitungsküche ist im obersten Geschoss eines
sechsstöckigen, südlichen Gebäudeteils untergebracht, der Publikumsbereich befindet sich eine Etage tiefer. Gewünscht wurde
ein Frontcooking-Konzept, bei dem im Speisesaal, vor den Augen
der Gäste schnell moderne Gerichte zubereitet werden. Zusätzlich
zur Kantine sollte im nördlichen Gebäudeteil ein von der Straße
aus begehbares Bistro eingerichtet werden.
Bei dem Frontcooking-Konzept wurde eine Lüftungsrate von
etwa 130 m³/(h m²) umgesetzt. Da diese „Show-Küche“ ebenfalls
wie die Vorbereitungsküche auf dem kürzesten Weg über das Dach
be- und entlüftet werden sollte, ergab sich auf der knapp 3,5 m
breiten Dachterrasse ein Platzproblem: Der bestehende Abluftkanal
aus der Vorbereitungsküche stand den neuen, separaten Zu- und
Abluftgeräten für die Showküche im Weg. Ein weiterer Nachteil:
Das etwa 20 Jahre alte Abluftgerät der Vorbereitungsküche war
nicht mit einer Wärmerückgewinnungsfunktion ausgestattet,
Die in der Vorbereitungsküche entstehenden Wrasen gelangen auf dem
kürzesten Weg zum Abluftgerät
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diese ist jedoch mittlerweile auch für Küchen mit stark belasteter
Abluft vorgeschrieben.
Daher wurde die Entlüftung der Vorbereitungsküche saniert
und für die Kantine mit dem Frontcooking-Konzept im Rahmen
des Komplettumbaus auch eine neue Be- und Entlüftungstechnik
installiert. GEA Heat Exchangers hat die technische Projektleitung des Gebäudemanagements der Stadtsparkasse Düsseldorf
mit Qualität und langlebigen Geräten sowie einem durchdachten
Wartungskonzept überzeugt.
Umbau in neun Wochen
Vor dem neunwöchigen Umbau der Kantine eröffnete bereits das
Bistro. Danach wurde das alte Abluftgerät der Vorbereitungsküche abgerissen und die gesamte Speisesaalebene entkernt.
Hier stellten besonders die Deckendurchbrüche für den neuen
Lüftungskanal eine Herausforderung dar. Der Armierungsstahl
durfte nicht durch Bohrungen verletzt werden, so dass zunächst
geeignete Stellen gefunden werden mussten.
Die Wrasen aus den beiden Küchen werden über zwei „GEA
Cairplus“-Abluftgeräte abgeführt. Sie sind auf dem Dach platzsparend
übereinander montiert – das Abluftgerät für die Vorbereitungsküche steht auf dem leistungsstärkeren Gerät für die Showküche.
Um die beiden Geräte auf dem Dach an der Außenseite des
Gebäudes von allen Seiten sturmsicher miteinander zu koppeln,
wurden sie durch entsprechende Verbinder zusammengefügt.
Was sonst Routinearbeiten der Installateure sind, haben hier auf
der Fassadenseite schwindelfreie Fensterputzer übernommen.
Denn in diesem Fall wurden die Verbinder vom Förderkorb der
Fassadenkranbahn aus angeschraubt.
Kantinenfrischluft nach Maß
Eine lüftungstechnische Besonderheit des Frontcooking-Konzeptes: Ein Luftschleier trennt die Küche vom Essbereich. Aus
einem Rahmen in der Lüftungsdecke rund um die Küche wird
Luft senkrecht nach unten ausgeblasen und zusammen mit der
Küchenabluft wieder aus dem Gebäude befördert. Die Zuluft dieses
Luftschleiers wird über den Volumenstrom geregelt, während die
Abluft über Druckdifferenzen gesteuert wird. So ist die Showküche
lüftungs- und brandschutztechnisch vom Speisesaal getrennt.
Zwischen 9 und 15 Uhr läuft die Lüftung der Showküche durchModern und sachlich ist die Atmosphäre in der Sparkassenkantine im
5. OG, die Lufttemperatur liegt bei angenehmen 22 °C
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Die Zu- und Abluft für das Bistro im Erdgeschoss wird in einer Gebäudenische an der Außenfassade entlang zum kombinierten Zentrallüftungs­
gerät auf dem Dach geführt
gängig im Volllastbetrieb mit
einer Luftgeschwindigkeit von
etwa 2 m/s im Lüftungsgerät.
Die Showküche wird über ein
„GEA Cair“-Zuluftgerät auf dem
Dach über der Vorbereitungsküche belüftet, während die Zuluft
für die Vorbereitungskücheund die Büroetagen (nach wie
vor) über ein Bestandsgerät mit
einem maximalen Luftvolumenstrom von rund 100 000 m³/h in
der obersten Etage bereitgestellt
wird. Ebenso werden Ess- und
Raucherbereich über dieses
Bestandsgerät versorgt.
Der Temperatur-Sollwert
des Essbereichs beträgt 22 °C.
Um die Temperatur konstant
zu halten, wird die Luft nach
Info
„GEA Cair“
„Cair“ steht für „Customized Air“ – „Maßgeschneiderte Luft“.
Die „GEA Cairplus“-Zentrallüftungsgeräte können durch ihre
modulare Bauweise flexibel an Kundenwünsche angepasst
werden. Die Geräteserie umfasst verschiedene Modelle zur
Innen- oder Außenaufstellung. Die frei kombinierbaren Komponenten können jedem Bedarf individuell angepasst und
mit einer eigenen Planungssoftware dem Bedarf des Kunden
entsprechend dimensioniert werden.
Da die Lebenszykluskosten (Life-Cycle-Costs) überwiegend
aus Betriebskosten und damit Energiekosten bestehen,
können die Geräte auch mit einer hocheffizienten Energierückgewinnung und energiesparenden Antrieben ausgerüstet
werden. Hohe Hygienestandards werden durch vollkommen
glatte Innenflächen und eine gute Zugänglichkeit sämtlicher
Komponenten sichergestellt. Neben den Einbaukomponenten
steht zusätzlicher Installationsraum für Verrohrungen und
Verkabelung zur Verfügung. Außerdem erleichtern groß­
flächige Bedientüren die Wartungs- und Servicearbeiten.
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Technik » Lüftung
Das „GEA Cairplus“-Zuluftgerät für
die offene Küche im 5. OG sorgt
für einen Volumenstrom von etwa
130 m³/(h m²)
Aus der Vogelperspektive sind die
hellen Zentrallüftungsgeräte am
Dachrand des 6. OG gut zu sehen
Bedarf etwa 3,5fach bis maximal
7fach gewechselt. Ein Volumenstromregler steuert dabei den
Zu- sowie den Abluftstrom. Der
Raucherraum hat zur Entlüftung
einen eigenen „GEA RoofJett“Dachventilator. Dessen EC-Motor
arbeitet mit variabler Drehzahl
und ermöglicht so den bedarfsgerechten Betrieb.
Die Zuluft wird bei beiden
„GEA Cairplus“-Geräten beim
Eintritt zunächst über einen
Feinstaubfilter der Filterklasse
M6 gesaugt und passiert beim
Geräteaustritt einen feineren
F7-Filter. Die frische Luft wird
zentral entweder aufgewärmt
oder gekühlt und anschließend
in die Räume gefördert. Aus
allen Nicht-Küchenräumen
saugt das Bestandsgerät die
verbrauchte Luft wieder ab. Da
keine fetthaltige Abluft transportiert wird, kann dort ein Rotationswärmetauscher die Wärme
zurückgewinnen. Weiterhin ermöglichen Frequenzumformer
einen drehzahlvariablen und
damit einen energieeffizienten
Ventilator-Betrieb.
Die Grundlast an Heizenergie
stammt aus einer FernwärmeÜbergabestation im Keller. Ebenfalls im Keller befindet sich die
Kaltwasserzentrale mit etwa
3200 kW installierter Kühlleistung und 6/12 °C Vor- bzw.
Rücklauftemperatur.
Wärmerückgewinn
aus Küchenabluft
Die Zu- und Fortluftströme von
Küchen dürfen sich wegen der
Fettfracht der Abluft nicht miteinander vermischen und sind
daher räumlich voneinander
getrennt. Hier spielen Brandschutzauflagen die ausschlaggebende Rolle (siehe Info auf der
gegenüberliegenden Seite). Die
räumliche Trennung von Zu- und
Abluft bestimmt wiederum die
Technik des Wärmerückgewinns:
Ein Kreislaufverbundsystem
wird zwischen die Zu- und die
Abluft geschaltet, in diesem
Fall ein „GEA Ecoflow“. Die
warme Abluft aus beiden Küchen durchströmt die „Ecoflow“Register der Abluftgeräte und
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Ein kombiniertes, besonders
kurzes Zu- und Abluftgerät „GEA
Cairplus“ (im Bild unten links)
versorgt das Bistro im EG mit
frischer Luft
überträgt die Wärme dort auf einen Sole-Kreislauf (Flüssigkeitsverbundsystem). Die Sole transportiert die Wärme zu einem
zweiten Wärmetauscher im Zuluftgerät und überträgt sie auf
die Showküchen-Zuluft. Der maximale Volumenstrom für die
Zu- und Abluftgeräte der Showküche beträgt 12 000 m³/h, beim
Abluftgerät für die Vorbereitungsküche sind es 10 500 m³/h. Im
Hinblick auf die fetthaltigen Aerosole sind Lamellenabstände innerhalb der Wärmetauscher mit 3,5 mm relativ groß gewählt. Bei
einem RLT-Gerät gleicher Leistung für ein Bürogebäude beträgt
der Abstand in der Regel 2,5 mm. Trotz der weiten Abstände
beläuft sich die Rückwärmezahl für die beiden Küchen auf bis
zu 70 % und gleichzeitig weist der Abluftwärmetauscher gute
Reinigungsmöglichkeiten auf.
In beiden bauähnlichen Abluftgeräten sind je drei Filterstufen vorgesehen: Die Luft strömt – nachdem sie bereits in der
Küche über Fettfangfilter vorgereinigt wurde – zuerst durch ein
Metallstrickfilter, um Fett abzuscheiden. Der nachgelagerte Taschenfilter der Filterklasse F7 schützt die Einbauteile Ventilator,
Schalldämpfer, Wärmetauscher und den optionalen Aktivkohlefilter
zusätzlich vor Aerosolen. Die dritte Stufe, der Aktivkohlefilter,
dient der Geruchsneutralisation. Diese Nachrüstungsoption ist bei
der Sparkasse bauseitig in einer Filterleerkammer vorgesehen,
um bei eventuellen Geruchsbelästigungen reagieren zu können.
Der Abluftventilator des „GEA Cair“ hat wegen der fetthaltigen
Aerosole eine Motorfremdbelüftung. Die Ventilatoren haben
Frequenzumformer, damit der Volumenstrom konstant gehalten
werden kann, wenn sich die Filter im laufenden Betrieb allmählich mit Fett zusetzen. Das bedeutet, die Drehzahl ist mit frischen
Filtern etwas niedrigerer. Bei zunehmendem Druckverlust durch
die verschmutzenden Filter wird die Drehzahl nachgeführt, um
den Druckverlust auszugleichen bzw. den Volumenstrom konstant
zu halten. Werden die Filter getauscht, schalten die Motoren
automatisch bedarfsgerecht in die niedrigere Drehzahl.
F90-Verkleidung für das Abluftrohr
Um die Brandschutzbestimmungen bei der Neuinstallation der
Showküche zu erfüllen, erhielt ihr Abluftkanal vom fünften Stockwerk durch die Vorbereitungsküche des sechsten Geschosses
eine F90-Verkleidung. Diese Bauweise erschien wirtschaftlicher
als die Alternative, spezielle Brandschutzklappen für fettbelastete
Abluft einzubauen. Für die unbelastete Zuluft wurden dagegen
einfache Klappen installiert.
Eine ähnliche Strategie wurde beim Brandschutz des im Erdgeschoss liegenden Bistros verfolgt: Hier wurden Lüftungskanäle
mit F90-Verkleidung horizontal in einem nur 2 m langen Installationsschacht – das ist hier gleichzeitig der kürzeste Weg – auf
die Gebäudeaußenseite verlegt und dann entlang der Fassade
in einer Nische zum „GEA Cair“ Zu- und Abluftgerät auf dem
Dach geführt.
Diese Anlage ist besonders platzsparend konstruiert, weil hier
nur eine sehr begrenzte Aufstellfläche zur Verfügung stand. Anstelle
der sonst üblichen Bauart (nebeneinander oder übereinander)
hat GEA Heat Exchangers ein Gerät gebaut, das beide Bauarten
miteinander kombiniert. Auf diese Weise konnte ein besonders
kurzes Gerät realisiert werden. Die Rückwärmezahl dieser Anlage
beträgt rund 61 %. Ein Luftwechsel von maximal 6000 m³/h stellt
zwischen 7 und 19 Uhr sicher, dass die Solltemperatur von etwa
22 °C im Bistro eingehalten wird. Während der zwölfstündigen
Betriebsdauer wird die Zuluft (6000 m³/h) über zwei Volumen-
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Lüftung « Technik
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Bei den Montagearbeiten am Rande der Dachterrasse auf dem Küchendach wurde Sicherheit großgeschrieben; alle Mitarbeiter waren stets über
Gurte gesichert
stromregler bemessen, während die Abluft (ebenfalls 6000 m³/h)
über feste Schlitzschieber im Wrasenabzug geregelt wird. Die
Ventilatoren für die Zu- und Abluftgeräte sind drehzahlgeregelt.
Sowohl das Personal als auch die Besucher im Bistro und in
der Kantine sind mit der neuen Technik sehr zufrieden. Mit der
neuen Küchenlüftungstechnik fügt die Stadtsparkasse Düsseldorf
ihrem seit vier Jahren gültigen Status als „Beste Bank Düsseldorfs“
einen weiteren Pluspunkt hinzu.
Info
Fett und Lüftungsanlagen
Frische Fette, wie sie in Küchen zum Einsatz kommen, entzünden sich erst bei etwa 320 – 345 °C, dagegen kann die
Zündtemperatur von verharztem Aerosolat auf Werte von
115 bis 130 °C sinken. Wirkt warme (Küchenab-)Luft auf die
Aerosolate ein, kann es zu Oberflächenentzündungen mit
einem sehr heißen Abbrand kommen.
Da Ventilatoren bei einem Brand unter Umständen weiterarbeiten und so durch sauerstoffreiche Frischluft einen
Brand sogar noch anheizen würden, müssen Küchenräume
brandschutztechnisch getrennt werden. Die Fettbrandgefahr in einer Dunstabzugsanlage ist ähnlich hoch, wie die
Rußbrandgefahr in einem Schornstein. Unkontrollierte
Fettablagerungen führen mit der Zeit außerdem zu einem
Druckabfall im Rohrsystem und erhöhen damit den Energieverbrauch. Auch reagiert der Ventilator durch Ablagerungen
auf den Lüfterschaufeln mit einer kürzeren Betriebsdauer.
Daher sind Fettfilter und Revisionsöffnungen hier besonders
wichtig.
Ein weiterer, aus Hygienesicht kritischer Aspekt: Auf den
nährstoffreichen Fettablagerungen können sich Mikroorganismen vermehren. Gleichzeitig muss die zugeführte
Frischluft die Kriterien der Lebensmittel- und Hygiene-Verordnung erfüllen, um eine Kontamination von Lebensmitteln
zu verhindern. Heute sind in modernen Küchen Luftwechselraten von 60 bis 100 (m³/h m2) üblich und strenge Reinigungspläne sorgen für einen langjährigen einwandfreien
Betrieb der gesamten Lüftungskette.
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akkreditierten Prüflaboratorien getestet werden. Das Zertifizierungsprotokoll umfasst Stichprobenprüfungen der zu prüfenden Geräte,
jährliche Prüfungskampagnen, Herabstufungen von ausgewiesenen
Leistungsniveaus bei entsprechenden Prüfergebnissen und die darauf
folgende Veröffentlichung der Prüfdaten.
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