Viele Hersteller von Luftfiltern preisen die Vorzüge ihrer aerodynamisch gestalteten Profile zur Verbesserung der Energieeffizienz eines Gebäudes an. Für Gebäudemanager, Bauherren und Einkaufsteams ist die Möglichkeit, Energie und damit Kosten einzusparen, bei der Suche nach dem nächsten Luftfilter für ihr Gebäude sicher ein Anreiz.
Aber sind diese Behauptungen, dass die Profilform den Luftstrom in Luftfiltersystemen positiv beeinflussen kann, wahr?
Nach Ansicht des führenden Unternehmens für Klimatechnik und Luftfiltration, der DELBAG GmbH, ist das alles ein Mythos.
Über den Tellerrand geschaut
Zu Beginn dieses Jahres hat DELBAG neue kompakte Filterrahmen für seine Filterelemente entwickelt, um herauszufinden, welche Profilform die beste aerodynamische Lösung bietet.
Der betreffende Luftfilter hat zahlreiche Anwendungen: Der Rahmen wird in Luftaufbereitungssystemen für Nichtwohngebäude eingesetzt, um die Luftqualität für die Bewohner zu verbessern, in Turbinen, um die Schaufeln vor Erosion zu schützen, und in Produktionsanlagen, um zu verhindern, dass schädliche Giftstoffe den Standort verlassen. Alle vier Anwendungen unterscheiden sich zwar in ihrem Zweck und in der Qualität des Filterpapiers, aber der Rahmen – und damit die Profilform – sind gleich.
Dieser Filter bot bereits eine Reihe von Alleinstellungsmerkmalen: Er ist vollständig gegossen, um Leckagen zwischen Filterrahmen und Filterpapier zu vermeiden; er profitiert von einer großen Filtrationsfläche; er ist lebensmittelecht nach EN 1935; er ist aus Sicherheitsgründen in ein externes Aluminiumgitter eingebaut; und er bietet die Energieklasse A bei 3400 m3/h.
Delbag suchte jedoch nach einer Möglichkeit, die bereits beachtliche Energiebilanz des Produkts noch zu verbessern. Zu diesem Zweck wurden vier verschiedene Anströmungsprofile für den Kunststoffrahmen entworfen. Für die numerischen Untersuchungen wurde eine CFD-Software eingesetzt, die die Berechnung der Geschwindigkeits- und Druckverteilungen in den Filterelementen ermöglicht.
Dazu Thorsten Stoffel, Produktmanager bei DELBAG: “Die Profile sind aus Kunststoff und dienen dazu, das Filterpapier in eine bestimmte Form zu bringen. Typischerweise sind diese Profile nicht stromlinienförmig oder aerodynamisch. Die Luft trifft auf das Profil und verursacht dann einige Turbulenzen, bevor sie in den Filter strömt.
“Viele unserer Konkurrenten haben abgerundete oder eckige Profile und behaupten, dass die Luft dadurch dynamischer in den Filter strömen kann. Als wir über die Neugestaltung unseres Produkts nachdachten, überlegten wir auch, was wir mit dem Profil machen können, um den Lufteintritt in den Filter zu erleichtern.”
Überraschende Ergebnisse
Das Team hatte vier verschiedene Ideen und führte mit seinem eigenen Simulationsteam am Hauptsitz des Unternehmens in Deutschland aerodynamische Simulationen durch. Zunächst simulierten sie die Luftströmung mit ihrem bestehenden Profilprodukt, dann experimentierten sie mit einem sehr runden Profil, einem mit einer eckigen Form und einer flachen Oberfläche, einem mit einer Rhombusform und verkürzten geraden Linien und schließlich mit einem halbrunden Profil. Das Simulationsprogramm berechnete den Druckverlust und die Luftgeschwindigkeit, die durch den Filter strömte, um Informationen über den Luftstrom und die Energieeffizienz zu erhalten.
Die Ergebnisse? Keine der Änderungen der Profilform machte einen Unterschied.
“In unserer Simulation konnten wir bei allen vorgeschlagenen Profilformen, ob rund, flach oder eckig, keinen Unterschied in den Ergebnissen feststellen”, sagt Stoffel.
Um die Ergebnisse zu untermauern, führte Delbag eine zweite Simulation in einem externen Umweltprüflabor (IUTA) durch und kam zu demselben Ergebnis. Da sich das Profil außerhalb des Filters befindet, hat es keinen Einfluss auf den Filtrationsprozess.
“Das IUTA empfahl uns bei der Entwicklung eines neuen Filterrahmens, das Profil zu verwenden, das für den Produktionsprozess am besten geeignet ist, und sich keine Gedanken über die Aerodynamik zu machen, da sie für den Energieverbrauch nicht relevant ist”, so Stoffel weiter.
“Viele Unternehmen behaupten gegenüber ihren Kunden, dass ihr Profil aerodynamisch gestaltet ist, um eine Menge Energie zu sparen und den Luftstrom in den Filter zu verbessern. Aber das ist ein Mythos. Um Energie zu sparen, kann man eine Reihe von Maßnahmen ergreifen, aber die Änderung der Profilgeometrie ist einfach nicht der Schlüssel zum Energiesparen.”
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