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Energieeinsparung durch strömungsgünstige Dachhauben
von Dipl.-Ing. Diethard Niehoff
Die ehrgeizigen Energie- und Klimaziele der EU lassen sich
nur mit einer Vielzahl von Maßnahmen erreichen. In den
letzten Jahren wurden große Fortschritte auf dem Gebiet
der energiesparenden Klimatisierung von Gebäuden erzielt,
wie effektive Wärmerückgewinnung, hoher Wirkungsgrad
der Ventilatoren, Erhöhung der Dichtheit von Gebäuden
und Luftleitungssystemen etc.. Wenig Beachtung fand hingegen
die strömungstechnisch günstige Gestaltung des
Luftleitungssystems, einschließlich der Zu- und Fortluftkomponenten.
Einmal ausgeführt bleibt die Installation in
der Regel über die Lebensdauer der Anlage unverändert.
Die Wahl strömungsgünstig gestalteter Komponenten ist
dementsprechend wichtig. Die für die Durchströmung von
lufttechnischen Komponenten aller Art aufzuwendende
Energie muss vom Ventilator aufgebracht werden. Der Energiebedarf
ist proportional zum Druckverlust. Deshalb ist es
von großer Bedeutung, den Druckverlust der lufttechnischen
Komponenten zu senken und somit den Energiebedarf
zu reduzieren. Ein Schwerpunkt sind hierbei Dachhauben,
die in hoher Anzahl eingesetzt werden. Das Potenzial,
durch verbesserte Konstruktion einen Beitrag zur Emissionsverringerung
zu leisten, ist dementsprechend hoch.
Beispiel
Abmessungen:
1000 mm x 1000mm
(Anschlussquerschnitt)
Volumenstrom: 20.000 m 3 /h
Anströmgeschwindigkeit: 5,6 m/s,
Anlagenbetrieb:
12h/Tag,
Ventilatorwirkungsgrad: 60%,
Stromtarif:
20 Cent/kWh
Ergebnis
Für eine rechteckige Deflektorhaube mittlerer Abmessung
sind bei Reduzierung des Druckverlustes auf die Hälfte des
bisher üblichen Wertes und der damit verbundenen geringeren
Stromaufnahme des Ventilators eine Reduzierung
des CO 2 - Ausstoßes in der Größenordnung von 1 t pro Jahr
erreichbar. Für den Betreiber der Anlage ergibt sich zusätzlich
der Vorteil niedrigerer Energiekosten. Im Beispiel ist
das eine Einsparung von 380 €/Jahr sowie ein um etwa 8
dB(A) geringeres Strömungsgeräusch. Im Vergleich zu der
herkömmlichen Bauform konnte der Druckverlust in etwa
halbiert werden.
Vergleich
herkömmliche Bauart
neue Bauart
Druckverlust 93 Pa 44 Pa
Stromverbrauch 3691 kWh/Jahr 1784 kWh/Jahr
Stromkosten/ Jahr (nur Haube) 738 € 357 €
Co 2 -Äquivalent (566 g/kWh) 2,1 t 1,0 t
Schallleistung 66 dB (A) 58 dB(A)
(Strömungsgeräusch)

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Das neue Wirkprinzip
Die BerlinerLuft.Komponenten und Systemtechnik GmbH
hat eine Deflektorhaube mit einem neuen Design enwickelt,
bei dem die Luft nicht, wie bisher konstruktiv bedingt, vor
dem Regenauffangtrichter in vier Richtungen als Querströmung
abgelenkt, sondern seitlich über nahezu parallele
Schächte geführt wird. Anstelle des Auffangtrichters befindet
sich eine V- förmig ausgeführte Auffangrinne, deren
Flanken etwa parallel zur Wandung des Gehäuses verlaufen.
Die Auffangrinne reicht an der tiefsten Stelle bis an
die schräg verlaufenden, gegenüberliegenden Seiten des
Gehäuses der Deflektorhaube heran.
Das Niederschlagswasser wird nicht, wie bisher üblich, über
ein Rohr durch die Gehäusewandung der Haube nach aussen
geführt, sondern läuft an der Innenseite entlang durch
einen umlaufenden Schlitz am unteren Teil der Deflektorhaube
ins Freie. Der Wegfall des Ablaufrohres führt zu einer
optisch ansprechenden Lösung und vermeidet so ein verschmutzungssensibles
Bauteil.
Wie Strömungssimulationsrechnungen sowie Messungen
zeigen, kann mit dieser konstruktiven Gestaltung ein deutlich
niedrigerer Strömungswiderstand erzielt werden.
Die folgenden Bilder zeigen den funktionellen Aufbau und
die Darstellung der Druckverhältnisse bei gleicher Anströmgeschwindigkeit
(Ergebnis der Simulationsrechnung).
herkömmliche Bauform
neue Bauform
Die Vorteile auf einen Blick:
- reduzierter Druckverlust durch strömungsgünstige
Konstruktion
- niedriger Schallpegel – Eigengeräusch um ca. 8 dB
gegenüber herkömmlichen Deflektorhauben reduziert
- Verbesserung der Wurfweite
- selbstreinigende Auffangrinne
- reduzierte Gefahr von Wassereintritt durch Entfall des
seitlichen Ablaufrohres (Verstopfung)
- optisch ansprechende Gestaltung

Energy saving by flow-optimised roof hoods
Dipl.-Ing. Diethard Niehoff
The EU‘s ambitious energy and climate targets can only be
achieved with a variety of measures. In recent years, major
steps forward have been made in the field of energy-saving
air conditioning for buildings such as efficient heat recovery,
high efficiency factors of fans, improvement of weather
tightness of buildings and air conducting systems, etc. But
little thought was given to the flow optimisation in air conduction
systems, including inlet/exhaust air components.
Once installed, they will normally remain unchanged over
the whole service life of the installation. That is why the
selection of flow-optimised components is crucial.
It is the fan which has to provide the energy that is necessary
for the flow through ventilation components of any kind.
The energy demand is proportional to the pressure loss.
Therefore, it is of prime importance to reduce the pressure
loss of ventilation components and thus to reduce their energy
demand. Roof hoods required in large quantities are in
the focus for this. There is a high potential to make a contribution
to emission reduction by an improved design.
Example
Dimensions:
1000 mm x 1000mm
(connection cross section)
Volume flow 20.000 m 3 /h
Inflow velocity:
5,6 m/s
Plant operation:
12h/day
Fan efficiency: 60%
Power tariff:
€ 0,2 /kWh
Result
For a medium-sized rectangular deflector hood, a reduction
of CO 2 emission in the order of 1 ton/year can be achieved
by reducing the pressure loss to half of the common value
and the associated lower power consumption of the fan. On
top of this, the user of such an installation can benefit from
lower power costs. In the example, this is a saving of € 380 /
year plus a flow noise reduction by approx. 8 dB(A).
Comparison
Conventional design
New design
Pressure loss 93 Pa 44 Pa
Power consumption 3691 kWh/year 1784 kWh/year
Power costs/ year (hood only) 738 € 357 €
Co 2 -equivalent (566 g/kWh) 2,1 t 1,0 t
Sound level 66 dB (A) 58 dB(A)
(flow noise)
IMPRESSUM / IMPRINT:
BerlinerLuft. Info Nr. 18 Herausgeber / Publisher: Redaktion / Editor: Druck/ Printing:
28. Februar 2013 BerlinerLuft. Technik GmbH Tanja Singer PieReg Druckcenter Berlin GmbH
Herzbergstraße 87-99 tanja.singer@berlinerluft.de Benzstraße 12
D-10365 Berlin D-12277 Berlin
Geschäftsführer/Management: Tel +49 30-5526 0 info@druckcenter-berlin.de
Michael Nagl; Andreas von Thun info@berlinerluft.de
www.berlinerluft.de

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A new function principle
BerlinerLuft.Komponenten und Systemtechnik GmbH has
developed a deflector hood with a new design where the air
is not deflected into four directions in the form of cross-flow
upstream of the rain collecting funnel by design, but is conducted
laterally via almost parallel channels. Instead of the
collecting funnel, there is a V-shaped collecting channel the
sides of which run approximately parallel to the housing wall.
At its lowest point, the collecting channel reaches the inclined
opposite sides of the deflector hood housing.
Rainwater is not conducted to the outside via a pipe through
the hood‘s housing wall as usual so far, but instead flows to the
outside along the inner side through a wraparound groove
on the lower part of the deflector hood. The elimination of
the drain pipe results in an attractive solution. We can do
without such a soiling-prone part.
As can be seen from flow simulations and measurements, a
clearly lower flow resistance can be achieved with this design.
The figures below show the functional design and a representation
of the pressure conditions for the same inflow velocity
(result from the simulation computation).
conventional design
new design
The advantages at a glance:
- Reduced pressure loss thanks to the flow-optimised design
- Low noise level – reduction of the inherent noise by approx.
8 dB compared to conventional deflector hoods
- Larger range of throw
- Self-cleaning collecting channel
- Reduced risk of water inflow because of doing without the
lateral drain pipe (blocking)
- Attractive appearance.

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