Küchenlüftung und Wärmerückgewinnung im technischen Duett
RLT-Anlagen und Wärmepumpen im Zuluft-VerbundWarme Küchenluft muss im Sinne des Arbeitsschutzes aus gewerblichen Küchen kontinuierlich abgeführt und durch frische Zuluft ersetzt werden. Für den Arbeitsplatz Küche gelten aber auch Normen zum sparsamen Umgang mit Energie.
Zum Kochen 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 ist nicht nur unhygienisch und im Sinne der Arbeitsschutzvorschriften ungeeignet, sondern im wahrsten Sinne des Wortes auch brandgefährlich.
Planer von gewerblichen Küchen tragen daher eine hohe Verantwortung, denn im Falle eines Schadens – sei es ein Brand oder bei Verstößen gegen Baurecht und Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG) – wird er in der Regel zur Verantwortung gezogen und nicht der Betreiber.
Normative Anforderungen
Bereits bei einer Gesamtanschlussleistung von ≥ 25 kW aller Wärme und Feuchte abgebender Geräte ist gemäß DIN EN 16282-1 bzw. VDI 2052 eine maschinelle Be- und Entlüftung erforderlich. Alle anderen Küchen müssen zumindest mit einem Abluftsystem ausgestattet sein. Dabei fallen unter den Begriff „gewerbliche Küche“ alle Küchenarbeitsplätze in Gebäuden, in denen Arbeitnehmer versicherungspflichtig beschäftigt sind. Dies reicht von eher kleinen Küchen in Kitas und Ganztagsschulen, über Kantinen, Restaurant- und Hotelküchen bis hin zu Großküchen von Krankenhäusern, Mensen und Dienstleistern.
Maschinelle Küchenlüftung mit WRG
Die in der Küche verwendeten Geräte bzw. deren Emissionen von Wärme und Wrasen bestimmen den Bedarf an Zu- und Abluft in einer Küche. Dies sind in etwa 100 bis 120 m³/h pro m2 Raumfläche. Die Luftbilanz muss ausgeglichen sein. Grundsätzlich muss bei der Ausführungsplanung eine detaillierte Berechnung nach VDI 2052 bzw. DIN EN 16282-1 durchgeführt werden. Dabei sind die Luftmengen für Spül- und Kochgeräte getrennt voneinander zu betrachten und auszulegen.
Im Sinne des Gebäudeenergiegesetzes (GEG) und der Ökodesign-Richtlinie muss eine maschinelle Küchenlüftung mit einer Wärmerückgewinnung (WRG) ausgestattet werden. Ein speziell für den Küchenbetrieb ausgestattetes Zentrallüftungsgerät kann bis zu rund 90 % der Wärme zurückgewinnen. Dies trägt dazu bei, langfristig und nachhaltig die Betriebskosten zu senken. Gleichzeitig gilt, dass Zu- und Abluft aus hygienischen Gründen strikt getrennt werden müssen. Bei begrenzter Aufstellfläche ist daher ein RLT-Gerät erforderlich, das diese Vorgaben auf möglichst kleiner Fläche erfüllt.
Für den Wärmerückgewinn sind grundsätzlich zwei Technologien möglich:
Kreuzstromwärmeübertrager
Der Kreuzgegenstrom-Plattenwärmeübertrager wird bei hohen Volumenströmen eingesetzt, wenn das Ziel ist, die Investitionskosten zu minimieren. Im Gegensatz zu einem einfachen Kreuzstromwärmeübertrager verläuft die Luftführung der Zu- und Abluft nicht nur über Kreuz, sondern gleichzeitig gegeneinander. Die Wärmeübertragung erfolgt nach allen vier Seiten und ist damit weitaus höher als bei einem einfachen Kreuzstromwärmeübertrager. Es werden Rückwärmzahlen zwischen 80 und 90 % erreicht.
Hochleistungs-Kreislaufverbundsystem
Auch diese Technik hat zum Ziel, die Betriebskosten nachhaltig und deutlich zu senken, ist aber technisch aufwändiger als ein Kreuzstromwärmeübertrager. Hier wird zwischen die beiden Plattentauscher der Zu- und Abluft ein separates, Sole-basiertes Kreislaufverbundsystem geschaltet. Die warme Abluft durchströmt die Register des Abluftsystems und überträgt die Wärme dort auf den Sole-Kreislauf des Flüssigkeitsverbundsystems. Die Sole transportiert die Wärme zu dem zweiten Wärmeübertrager im Zuluftgerät und überträgt sie auf die Küchenzuluft.
Im Hinblick auf die fetthaltigen Aerosole sind die Lamellenabstände innerhalb der Wärmeübertrager mit 3,5 mm relativ groß gewählt – bei einem RLT-Gerät für ein Bürogebäude beträgt der Abstand in der Regel 2,5 mm. Trotz der weiten Abstände beläuft sich die Rückwärmzahl auf bis zu 70 %.
Wärmepumpe zur Temperierung der Zuluft
Neben dem oben beschriebenen Wärmerückgewinn kann die Zuluft zusätzlich mit Hilfe einer Wärmepumpe temperiert werden. Schließlich muss in gewerblichen Küchen die Raumlufttemperatur mindestens 18 °C betragen und darf im Rahmen des betrieblich Möglichen 26 °C nicht überschreiten. Ausgenommen hiervon sind jahreszeitlich bedingte Temperaturüberschreitungen gemäß den technischen Regeln für Arbeitsstätten (ASR A3.5). Laut VDI 2052 sollten zur Einhaltung der thermischen Behaglichkeit 32 °C, eine relative Luftfeuchtigkeit von 30 % und eine absolute Feuchte von 16,5 g/kg nicht überschritten werden.
Die Wärmepumpen für RLT-Anlagen werden als dezentrale Systeme eingesetzt. Das bedeutet, dass der Energieaustausch direkt zwischen dem Wärmeübertrager, in dem sich das verdampfende Kältemittel befindet, und dem zu konditionierendem Medium erfolgt. Der Wärmeübertrager wird dabei als Direktverdampfer bezeichnet. Das zu konditionierende Medium bei RLT-Anlagen ist in der Regel die Zuluft.
Da bei Küchen kein Umluftbetrieb erlaubt ist, wird zur Abtauung der Wärmepumpe eine elektrische Heizung vorgesehen. Gleichzeitig ist dafür Sorge zu tragen, dass die Verfügbarkeit des RLT-Gerätes im Abtaubetrieb nicht beeinträchtigt wird, um den Arbeitsschutz sicherzustellen. Deshalb wird zur Abtauung der Wärmepumpe eine elektrische Heizung vorgesehen.
Weiterführende Infos
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