Eine Zentralabsaugung ist kein größeres Gerät, sondern ein Rohrnetz mit einem Gerät am Ende. Die Leistung steckt in den Querschnitten, in der Zahl der Bögen und in der Regelung, nicht im Datenblatt des Ventilators. Wer die Trasse nach dem kürzesten Weg legt und den Ventilator nach der Summe aller Stutzen wählt, bekommt eine Anlage, die an den entfernten Stellen nicht erfasst und trotzdem dauerhaft Strom zieht.
Welche Erfassungsstellen bestimmen den Gesamtvolumenstrom?
Maßgebend ist nicht die Summe aller Stutzen, sondern die Summe der gleichzeitig abgesaugten Stellen. Je Maschine werden Stutzendurchmesser, erforderlicher Volumenstrom und Laufzeit aufgenommen, und daraus folgt ein Gleichzeitigkeitsfaktor, der in Werkstätten regelmäßig deutlich unter eins liegt.
Dieser Faktor ist eine Festlegung und keine Schätzung. Er wird aus dem Arbeitsablauf abgeleitet und schriftlich festgehalten, weil er die Grundlage aller folgenden Querschnitte ist. Wird er später angehoben, ändert sich das gesamte Netz und nicht nur der Ventilator.
Jedes Erfassungselement bringt dabei seinen eigenen Wert mit. Eine gekapselte Maschine braucht nur den Unterdruck zur Dichthaltung, eine offene Stelle braucht die vollen Erfassungsgeschwindigkeiten aus VDI 2262, üblich von 0,5 bis 1,0 m/s für schwere Partikel und bis 2,0 m/s für feine Aerosole an der Haubenöffnung.
Zu klären ist zuletzt, welche Stellen überhaupt an ein zentrales Netz gehören. Selten genutzte Maschinen, weit abliegende Arbeitsplätze und Prozesse mit anderem Staub bleiben besser bei einem eigenen Gerät, weil sie das ganze Netz vergrößern und dauerhaft mitbezahlt werden.
Der Volumenstrom steht damit fest. Verteilt wird er über den Hauptkanal.
Wie wird der Hauptkanal durch die Halle geführt?
Der Hauptkanal läuft dort, wo die meisten Erfassungsstellen hängen, und möglichst gerade. Jeder Richtungswechsel kostet Druck, jeder Abzweig kostet Druck, und beide Verluste bleiben über die gesamte Lebensdauer der Anlage im Strompreis stehen.
Die Höhe folgt dem Betrieb. Kranbahn, Staplerverkehr, Hallentore und Lichtbänder legen ein Fenster fest, in dem die Trasse liegen darf, und dieses Fenster ist in Bestandshallen schmal. Eine Trasse unter der Kranbahn ist bequem zu montieren und wird im ersten Jahr angefahren.
Das Gefälle ist der Punkt, den Planer häufig übergehen. Bei feuchten Stäuben und bei Prozessen mit Kondensatanfall braucht die Trasse ein Gefälle zu einem definierten Tiefpunkt mit Ablauf, sonst steht Flüssigkeit im Rohr und verengt den freien Querschnitt.
Ausführung: Die Trasse vor der Bestellung mit dem Laser auf den Hallenboden projizieren und ablaufen. Jede Kollision, die hier auffällt, kostet eine Stunde Planung, und jede Kollision auf der Hebebühne kostet einen halben Tag.
Der Kanal legt den Weg fest. Die Abstufung der Querschnitte folgt daraus.
Wie werden die Querschnitte der Teilstrecken abgestuft?
Gerechnet wird vom entferntesten Erfassungselement zum Ventilator. Jede Teilstrecke bekommt den Querschnitt, der bei ihrem Volumenstrom die erforderliche Transportgeschwindigkeit hält, und mit jedem hinzukommenden Abzweig wird der Querschnitt eine Stufe größer.
Über die Standzeit der Anlage entscheidet der Querschnitt in beide Richtungen. Zu eng bedeutet Druckverlust und Verschleiß, zu weit bedeutet zu niedrige Transportgeschwindigkeit und damit Ablagerung. VDI 2262 nennt für trockene Späne von 18 bis 22 m/s und für feine Stäube von 14 bis 18 m/s, und beide Grenzen sind einzuhalten.
Der häufigste Fehler im Bestand ist der durchgehend gleiche Durchmesser. Ein Hauptkanal ohne Abstufung führt am Anfang zu wenig und am Ende zu viel Geschwindigkeit, und am Ende setzt sich genau dort Material ab, wo niemand hinsieht. Welche Folgen das bei brennbaren Stäuben hat, zeigt der Beitrag zur Zündung im Staubbett.
Ausführung: Die lichte Weite jedes gelieferten Formteils gegen den Plan prüfen, bevor es hängt. Abweichungen um eine Nennweite sind im eingebauten Zustand unsichtbar und verschieben die Luftverteilung im ganzen Strang.
Die Abstufung steht. Daraus ergibt sich der Druckverlust.
Wie wird der Druckverlust der ungünstigsten Strecke gerechnet?
Gerechnet wird die Strecke mit dem größten Gesamtwiderstand, nicht die längste. Addiert werden Reibungsverluste der geraden Strecken, Einzelwiderstände von Bögen, Abzweigen und Klappen, der Widerstand des Erfassungselements und der Filterwiderstand im verschmutzten Zustand.
Bögen tragen den größten Einzelposten. Ein Bogen mit dem Radius des 1,5-fachen Durchmessers kostet ungefähr so viel Druck wie fünf Meter gerades Rohr, ein enger Segmentbogen deutlich mehr. In einer Bestandshalle addieren sich diese Posten schnell, weil die Trasse Hindernissen ausweicht.
Der Filterwiderstand wird regelmäßig zu niedrig angesetzt. Maßgebend ist nicht der neue Filter, sondern der Zustand kurz vor der Abreinigung, und dieser Wert steht im Datenblatt neben dem Wert für den sauberen Zustand. Gerechnet wird mit dem höheren.
Erst mit dem Gesamtdruckverlust lässt sich die Maschine wählen. Welche Laufradform und welcher Betriebspunkt dazu passen, steht bei den Bauformen für staubhaltige Luft.
Der Betriebspunkt ist bestimmt. Im Betrieb wird er geregelt.
Welche Teilstromregelung passt zum Betrieb?
Geregelt wird über Absperrklappen an den Erfassungsstellen, einen Drucksensor im Hauptkanal und einen Frequenzumrichter am Ventilator. Die Anlage hält dann den Solldruck und fördert nur für die Maschinen, deren Klappe offen ist.
Die Wirkung ist groß, weil die Leistungsaufnahme etwa mit der dritten Potenz der Drehzahl geht. Halbe Luftmenge bedeutet ungefähr ein Achtel der Leistung, und darin liegt der größte Hebel einer bestehenden Anlage im laufenden Betrieb. Die weiteren Stellgrößen stehen bei den Einsparwegen an einer bestehenden Anlage.
Die Klappen brauchen eine sichere Ansteuerung. Üblich sind Endlagenmeldung, Zwangsöffnung einer Grundlaststelle und eine Verriegelung, die eine Maschine ohne offene Klappe nicht startet. Ohne diese Verriegelung läuft irgendwann eine Maschine ohne Absaugung, und das fällt bei der Abnahme auf.
Bei brennbaren Stäuben ist die Regelung Teil des Schutzkonzepts. Fällt die Transportgeschwindigkeit in einem Teilstrang unter den Auslegungswert, entsteht dort ein Staubbett, und der zulässige Regelbereich ist deshalb nach unten zu begrenzen.
Die Regelung bestimmt den Betrieb. Gerät und Ventilator brauchen zuerst eine Standfläche.
Wie wird die Standfläche für Filter und Ventilator eingeplant?
Innen oder außen entscheidet sich an drei Punkten: Standfläche mit Lastnachweis, Brandschutz und Zugänglichkeit für Filterwechsel und Entsorgung. Alle drei betreffen den Baukörper und nicht das Gerät, und alle drei gehören vor die Bestellung.
Die Lastannahme folgt dem Betriebsgewicht, nicht dem Leergewicht aus dem Prospekt. Staub im Trichter, beladene Filterelemente und der Sammelbehälter kommen hinzu, und bei Außenaufstellung braucht das Fundament einen Nachweis gegen Windlast nach DIN EN 1991-1-4.
Der Anschluss an den Baukörper ist der Punkt mit den meisten Beteiligten. Wanddurchführung, Anschluss an die Luftdichtheitsebene, zugelassener Abschluss in klassifizierten Bauteilen und die Entwässerung der Außenleitung bilden die Schnittstelle zwischen den Gewerken, die schriftlich zu regeln ist.
Ausführung: Den Freiraum für Filterwechsel und Behälterentnahme am Boden markieren, sobald das Gerät steht. Eine Fläche ohne Markierung ist nach dem zweiten Umbau der Halle zugestellt, und dann wird der Filter später gewechselt als vorgesehen.
Steht die Anlage, folgt die Einregulierung. Sie liefert die Zahlen für die Abnahme.
Woran zeigt sich eine sauber eingeregelte Zentralabsaugung?
Die Abnahme prüft jede Erfassungsstelle einzeln, nicht die Summe am Gerät. Gemessen werden Volumenstrom und Unterdruck je Stelle bei der vorgesehenen Gleichzeitigkeit, der Druck im Hauptkanal, die Leistungsaufnahme und die Funktion der Klappenverriegelung.
Der Zustand bei der Messung gehört ins Protokoll. Filterbeladung, Drehzahl, Klappenstellungen, laufende Maschinen und Stellung der Hallentore entscheiden über die Werte, und ohne diese Angaben lässt sich bei der nächsten Prüfung nichts vergleichen. Dazu kommt der Durchgang des Potentialausgleichs mit gemessenem Übergangswiderstand.
Die Bestandszeichnung ist die Unterlage, die am längsten gebraucht wird. Sie zeigt Trassenverlauf, Nennweiten je Teilstrecke, Lage der Klappen, Messstellen und Tiefpunkte, und sie ist die Grundlage für jede Erweiterung und für den Rückbau einzelner Stränge.
Bemerkenswert bleibt, wie oft die entfernteste Erfassungsstelle bei der Abnahme ungeprüft bleibt. Sie ist die Stelle mit dem größten Gesamtwiderstand und damit die einzige, an der sich ein Auslegungsfehler überhaupt zeigt.