Luftschleieranlagen in der Industrie

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Wer schon mal ein Kaufhaus betreten hat, dem ist sicherlich der senkrechte Warmluftstrom aufgefallen, den man bei Eintritt in das Gebäude an Stelle einer soliden Tür aus Glas oder Metall durchschreiten muss. Eine solche Anlage nutzt die Vorzüge der Thermodynamik, um Innen- und Außenraum klimatisch effektiv voneinander zu trennen. Heute liegt der Haupteinsatzbereich solcher Gebläseeinrichtungen jedoch ganz woanders: Wir erklären Luftschleieranlagen in der Industrie und im Gewerbe.

Die Luftschleieranlage – Was ist das?

Im Jahr 1958 errichtete das Schweizer Kaufhaus Jelmoli erstmals eine sogenannte Luftschleieranlage, um auf massive Türen zur thermischen Abtrennung des Verkaufsraumes von der Außenwelt zu verzichten.

Ab den 1970er Jahren wurden Warmluftschleier auch in Deutschland zunächst im Handel, später aber in zunehmendem Maße auch in Gewerbe und Industrie eingesetzt. Heute hat sich der Türluftschleier als effektive, wie pragmatische Lösung insbesondere im Bereich der Industrie unverzichtbar gemacht.

Das Ziel – abtrennen und durchgängig lassen zugleich

Einer der Hauptkostenfaktoren aller Gebäude ist die Beheizung des Innenraums. Umso ärgerlicher ist es, wenn die aufwändig und teuer erhitzte warme Luft ins Freie gelangt und somit ohne Nutzen vergeudet ist. In erster Linie geschieht das an Fenstern, aber auch Türen und gerade Toren. Während sich die Öffnung von Fenstern leicht steuern und begrenzen lässt, sind Türen und Tore dagegen nicht so einfach geschlossen zu halten. Denn immer dann, wenn sie durchschritten oder durchfahren werden, bieten sie zugleich auch der warmen Innenluft einen übermäßig großen freien Querschnitt preis, über den die Luft in kurzer Zeit aus dem Inneren entweicht.

Abhilfe schafft die Luftschleieranlage. Sie vermag es, die im Inneren eines Gebäudes befindliche Warmluft effektiv im Inneren zu belassen und einen thermischen Ausgleich mit der meist deutlich kälteren Außenluft zu verhindern. Da der Luftschleier, wie der Name schon sagt, aus Luft besteht, kann er dabei jederzeit ohne Einschränkung durchschritten oder sogar durchfahren werden.

Die Funktionsweise der Luftschleieranlage

Um diese thermische Abtrennung zu erreichen, wendet die Luftschleieranlage ein einfaches, wie funktional hochwirksames Prinzip an. Entfernt man eine Tür oder ein Tor, entsteht durch die Öffnung ein kontinuierlicher Luftaustausch zwischen warmer Innen- und kalter Außenluft, immer den Gesetzen der Thermodynamik hin zu einem Ausgleich unterschiedlich temperierter Luftmassen folgend.

Die Luftschleieranlage unterbricht diesen Luftstrom durch die Öffnung und lenkt Kalt- und Warmluft jeweils so ab, dass der Luftaustausch nahezu zum Erliegen kommt.

Doch wie geschieht das? Kernstück der Luftschleieranlage ist der Lufterhitzer mit Gebläse. Im Lufterhitzer wird Luft so stark erwärmt, dass sie wärmer als die im Raum befindliche Innenluft ist. Diese Warmluft wird, einem Schleier gleich, parallel zur Außenwand über die thermisch zu verschließende Öffnung geblasen. Als Effekt entsteht aus dieser Warmluft eine Luftwalze, die vor der Öffnung rotiert und ein Hindernis bildet, welches der zu unterbrechende Luftstrom zwischen Innen und Außen nicht zu durchdringen vermag.

Verdeutlichen lässt sich dieser Effekt sehr gut mit der über einer Kerze aufsteigenden Heißluft. Bläst man etwas über der Kerze quer durch diesen Luftstrom, kann man leicht erkennen, wie die aufsteigende Heißluft seitlich ausweicht und in Form einer Walze zurück nach unten fällt, um anschließend erneut im Heißluftstrom aufzusteigen. Gut ersichtlich ist der Effekt bei Kerzen wegen des enthaltenen Rußanteils. Wie bei der Kerze eine abwärts gerichtete Heißluftwalze entsteht, erzeugt auch die Luftschleieranlage sowohl bei der auswärts strömenden Warmluft, als auch bei der einwärts strömenden Kaltluft eine Walze, die letztlich einen Abbruch im Luftaustausch nach sich zieht.

Technisch haben sich im Laufe der Zeit zwei Systeme herausgebildet, um den Luftaustausch an Türen und Toren zu unterbinden. In der Funktionsweise identisch, unterscheiden sich die innendrehende und die außendrehende Luftwalze jedoch in einem elementaren Punkt.

Die innendrehende Luftwalze

Bei der innendrehenden Luftwalze erfolgt das Einblasen des Luftstroms in die Öffnung direkt im Wandbereich, während die Ansaugung vom Innenraum her erfolgt. Diese Variante arbeitet mit einem sehr geringen Energieeinsatz, da nur ohnehin schon warme Luft angesaugt und zum Warmluftschleier verwendet wird. Allerdings entsteht hier eine recht tief in den Innenraum eingreifende Luftwalze, sodass beispielsweise Arbeitsplätze im unmittelbaren Torbereich nur schwer etabliert werden können. Der Einsatzbereich der innendrehenden Variante liegt überwiegend bei kleinen bis mittleren Gebäudegrößen, sowie bei Gebäuden mit Überdruck im Innenraum.

Die außendrehende Luftwalze

Die außendrehende Luftwalze arbeitet dagegen mit einer Einblasung etwas tiefer im Rauminneren und einer weiteren in Richtung Außenluft. Die Ansaugung erfolgt dementsprechend von außen her, was einen höheren Energiebedarf für die Erwärmung der angesaugten Kaltluft nach sich zieht. Dafür punktet diese Variante mit einer wesentlich weniger raumgreifenden Luftwalze.

Die außendrehende Luftwalze eignet sich vor allem für große Gebäudekomplexe, sowie für Räume mit Unterdruck.

Lamellenprinzip versus Düsenprinzip

Technisch betrachtet bestehen zwei Möglichkeiten, die im Lufterhitzer erwärmte Luft in den Raum abzugeben. Das Lamellenprinzip beschreibt die Verteilung vom Gebläse weg über einstellbare Lamellen zur Steuerung des Luftstroms. Hierbei wird lediglich der punktuell vom Gebläse ausgehende Luftstrom gelenkt, der somit ebenso ungleichmäßig in den Schleier abgegeben wird. Das Düsenprinzip dagegen arbeitet mit einer vorgeschalteten Druckkammer, aus der dann, den physikalischen Gesetzen folgend, an jeder Düse der identische Druck in Richtung Luftschleier ansteht. Eine Luftschleieranlage nach dem Düsenprinzip benötigt somit zwar eine etwas aufwändigere und platzintensivere Konstruktion, sie erzeugt aber einen gleichmäßigeren und somit wirksameren Luftschleier.

Die Vorteile des Luftschleiers – Mobilität trifft ein stabiles Raumklima

• Keine physikalische Raumabtrennung vorhanden, somit keine Einschränkung der Mobilität im Betrieb
• Thermische Trennung von Innen- und Außenraum, somit bis zu 80 % Energieeinsparung gegenüber unverschlossener Öffnung
• Keine Zuglufterscheinung im Innenraum
• Keine aufwändige Technik für Schnelllauftore etc. nötig

Nachteile – kein Gewinn ohne Gegenwert

• Luftwalze im Torbereich, je nach Technik hier z. B. kein dauerhafter Arbeitsplatz möglich
• Effektivität des Luftschleiers bei starkem Wind deutlich eingeschränkt
• Platz zur Installation über dem Tor erforderlich

Gewerbliche und industrielle Einsatzmöglichkeiten für Türluftschleier

Nachdem die Funktionsweise einer Luftschleieranlage somit verdeutlicht wurde, stellt sich selbstverständlich die Frage, wo eine solche Einrichtung sinnvoll eingesetzt werden kann und wo sie tatsächlich ihre Stärken ausspielt. Letztendlich kann sie bei jeder Tür- bzw. Toranlage installiert werden, tatsächliche Vorteile aus Kosten-Nutzen-Sicht entstehen aber vor allem bei Betrieben mit zwei gezielten Anforderungen:

1. Betriebe mit hohen Anforderungen an die Mobilität durch die betreffenden Öffnungen, z.B. hohes Aufkommen von Flurförderfahrzeugen, hohe Anzahl an Anliefer- und Abholprozessen etc.
2. Betriebe mit hohen Anforderungen an das Innenraumklima, sowohl hinsichtlich besonders hoher, als auch besonders niedriger Temperaturen, z.B. Fertigungsanlagen für sensible Technik, sowie die lebensmittelverarbeitende Industrie. Entgegen dem Regelfall kann ein Luftschleier selbstverständlich auch deutlich kältere Innenluft von der Außenluft abschirmen, z.B. bei Kühlhäusern, oder der Fertigung von Kühl- bzw. Gefrierkost.

Fazit – lange bekannt, oft belächelt, in der Industrie jedoch ungeschlagen – der Türluftschleier

Wer beispielsweise beim Eintreten in ein Einkaufhaus schon einmal einen Luftschleier durchschritten hat, hat diesen überdimensionalen Föhn sicherlich auch schon einmal belächelt. Mit dem Wissen über die funktionalen Hintergründe der Luftschleieranlage erschließt sich jedoch der Sinn und es wird deutlich, dass die Luftschleieranlage viele Bereiche der Industrie effizienter macht. Denn gerade Alternativen, wie Schnelllauftore oder aufwändige Schleusenanlagen, erbringen meist mit deutlich mehr Aufwand ein weit schlechteres Ergebnis hinsichtlich der gezielten und wirksamen thermischen Trennung von Innen- und Außenbereich bei zeitgleicher Abstinenz jeglicher physischer Barriere.