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Fachübungen 10 VAT – Luftverteilungsanlagen planen – Fachrichtung Versorgungs- und Ausrüstungstechnik (VAT) - Technischer Systemplaner

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Einleitung

Du planst als angehende technische Systemplanerin oder angehender technischer Systemplaner der Fachrichtung Versorgungs- und Ausrüstungstechnik (VAT) eine Luftverteilungsanlage für ein Gebäude. Dieser vollständige Kurs gehört zum Lernfeld 10 VAT: Luftverteilungsanlagen planen im 2. Ausbildungsjahr. Der KMK-Rahmenlehrplan nennt dafür einen Zeitrichtwert von 100 Unterrichtsstunden. Du lernst, einen Auftrag zu prüfen, Luftvolumenströme und Luftmassenströme zu berechnen, Kanalquerschnitte und Durchlässe auszuwählen, Druckverluste abzuschätzen und CAD-, Schema-, Stücklisten- sowie Abrechnungsunterlagen anzufertigen. Du übst mit synthetischen Planungsdaten.

Berufsbezug: Die bundesrechtliche Ausbildungsordnung für Technische Systemplanerinnen und Systemplaner gilt seit 1. August 2011 und wurde 2014 geändert. Die Regelausbildungsdauer beträgt 42 Monate. Die Fachrichtung VAT ist eigenständig neben anderen Fachrichtungen geregelt. Die Abschlussprüfung ist in zwei zeitlich getrennte Teile gegliedert. Der Kurs ist keine Originalprüfung und setzt weder Prüfungszeiten noch Bewertungsgewichte voraus. Rechtsgrundlage: Ausbildungsordnung, insbesondere §§ 2, 3, 14, 16 bis 19. Berufsprofil: BIBB.

Sicherheit und Grenzen: Alle folgenden Werte, Aufträge und Produkte sind erfunden und nur für Unterricht, rechnerische Vorplanung und CAD-Übungen bestimmt. Es gibt keine reale Anlagenfreigabe. Arbeiten an elektrischen Komponenten, Ventilatoren, Maschinen, Brandschutzbauteilen und Anlagen mit gesundheitlichen Risiken dürfen nur durch qualifizierte Fachkräfte unter geeigneter Anleitung durchgeführt werden. Gesetzliche, hygienische, bauordnungsrechtliche und herstellerspezifische Anforderungen sind im realen Projekt gesondert fachlich zu prüfen.

Bild 1: Veranschaulichung einer lufttechnischen Anlage; die Pfeile und Anlagenteile sind Grundlage einer eigenen Systemskizze. Quelle und Bildrechte stehen im Medienverzeichnis.

Dein Lernweg: Lies die fünf Fachkapitel, bearbeite die zehn Multiple-Choice-Fragen und weiteren Lernspiele, löse die zwölf offenen Fachaufgaben auf drei Niveaus und dokumentiere den Modellfall als eigenen Planungsnachweis. Führe bei jeder Rechnung Größe, Formel, eingesetzte Werte, Einheit, Ergebnis und Plausibilitätskontrolle auf.

Anforderungen, Luftarten und Aufbau einer Luftverteilungsanlage

Von der Kundenanforderung zum Planungsauftrag

Beginne mit einem strukturierten Raumbuch. Es erfasst Raumnutzung, Raumgeometrie und Höhe, Belegung, gewünschte Temperaturen, Feuchte- und Geräuschanforderungen, Nutzungstermine, mögliche Wärme- oder Kühllasten, Aufstellräume, Deckenzonen sowie die Schnittstellen zu Architektur, Elektro, Tragwerk und Brandschutz. Unterscheide ausdrücklich dokumentierte Anforderungen von offenen Annahmen. Ein gewählter Luftwechselwert allein ersetzt keine vollständige hygienische oder thermische Auslegung.

Planungsfrage	Erforderliche Information	Typisches Dokument
Wie viel Luft wird benötigt?	Personen, Nutzung, Stoff- und Wärmelasten, Außenluftrate	Raumbuch und Rechenblatt
Wie kann die Luft geführt werden?	Raumgeometrie, Einbauhöhen, Aufenthaltszonen	Grundriss, Schnitt, Schema
Was begrenzt die Auslegung?	Schall, Zugerscheinungen, Bauraum, Wartungszugang	Anforderungsliste
Wie ist der Stand zu prüfen?	Quellen, Revisionsstand, Schnittstellen, Freigaben	Prüfvermerk und Planindex

Fachbegriffe: Außenluft gelangt von draußen in die Anlage; Zuluft tritt nach einer möglichen Behandlung in den Raum ein. Abluft wird aus dem Raum abgeführt; Fortluft verlässt die Anlage nach außen. Umluft wird im System erneut genutzt und ist kein Ersatz für erforderliche Außenluft. Der Luftwechsel beschreibt, wie oft rechnerisch ein Raumvolumen pro Stunde ausgetauscht wird. Ein RLT-Gerät kann zum Beispiel filtern, Wärme übertragen und Luft fördern. Die Unterscheidung der Luftarten verhindert falsche Pfeilrichtungen im CAD-Schema.

Vereinfachtes Funktionsschema: Außenluft → Filter und gegebenenfalls Luftaufbereitung → Ventilator und Zuluftkanal → Zuluftdurchlässe im Raum → Abluftdurchlässe → Abluftkanal → Fortluft. Eine Wärmerückgewinnung überträgt Energie zwischen getrennten Luftströmen, ohne dass sich diese bei fachgerechter Ausführung unzulässig vermischen.

Bild 2: RLT-Gerät als technischer Bezugspunkt des Kanalnetzes.

Bild 3: Grafische Darstellung einer Anlage mit Wärmeübertrager; nutze die Grafik kritisch zur Trennung der Luftwege, nicht als verbindlichen Ausführungsplan.

Arbeitsfolge für das Planungsteam

Zuerst werden Daten und Anforderungen gesammelt. Danach bestimmst du Bemessungsvolumenströme und zeichnest ein Luftschema. Anschließend trassierst du Leitungen mit Einbau- und Wartungsräumen, berechnest Querschnitte sowie Druckverlustwege, stimmst Auslässe und Schallanforderungen ab und dokumentierst Varianten. Zum Schluss prüfst du Kollisionen, Einheiten, Stückliste, Oberflächen und Plankonsistenz. Jede spätere Änderung an der Belegung kann neue Luftmengen, Geschwindigkeiten und Kanalabmessungen auslösen.

Häufige Fehler: Die Luftarten werden vertauscht; die Nutzungszeiten fehlen; Platzbedarf für Schalldämpfer oder Wartungsöffnungen wird übersehen; eine Annahme wird als Normwert ausgegeben. Gegenmaßnahme: Kennzeichne Datenquellen, Annahmen und Revisionsstände direkt im Raumbuch.

Luftvolumenströme, Lasten und Kanalquerschnitte berechnen

Luftwechsel, Außenluft und Massenstrom

Für einen rechteckigen Raum berechnest du das Raumvolumen mit V_R = Länge · Breite · Höhe in m³. Bei einer als Übungsannahme vorgegebenen Luftwechselrate n in 1/h ergibt sich der Volumenstrom V̇ = n · V_R in m³/h. Ein personenabhängiger Vergleichswert wäre V̇_A = Personenzahl · angenommener Außenluftbedarf je Person. Die tatsächlich verbindliche Bemessung hängt von Nutzung, Lasten, geltenden technischen Regeln und Fachplanung ab. Die Beispielwerte hier sind ausdrücklich keine Normvorgaben.

Umrechnung: 1 m³/s entspricht 3.600 m³/h. Mit der näherungsweisen Luftdichte ρ = 1,20 kg/m³ gilt ṁ = ρ · V̇, sofern V̇ in m³/s eingesetzt wird. Die Luftdichte ist temperatur- und druckabhängig; 1,20 kg/m³ ist hier eine Rechenannahme.

Beispiel: Ein fiktiver Raum von 10 m × 6 m × 3 m hat 180 m³. Bei angenommenem n = 2,0 1/h erhältst du V̇ = 360 m³/h = 0,100 m³/s. Daraus folgt ṁ = 1,20 · 0,100 = 0,120 kg/s. Merke: Wenn im Rechenweg aus 360 m³/h fälschlich 360 m³/s wird, ist der Fehler um den Faktor 3.600 zu groß.

Wärmelast als zusätzliche Auslegungsgröße

Bei vereinfachter Betrachtung der sensiblen Wärmeübertragung gilt Q̇_s = ρ · c_p · V̇ · ΔT. Setze Q̇_s in kW, ρ in kg/m³, die spezifische Wärmekapazität c_p näherungsweise mit 1,0 kJ/(kg·K), V̇ in m³/s und ΔT in K ein. Die Gleichung betrachtet keine latenten Lasten, Feuchteänderungen oder andere Wärmeflüsse. Für die reale Planung sind alle maßgeblichen Lasten und Regelwerke zu prüfen.

Rechenprobe: Bei Q̇_s = 1,20 kW und ΔT = 8 K folgt V̇ = 1,20 / (1,20 · 1,0 · 8) = 0,125 m³/s = 450 m³/h. Bei gleicher Last und halbierter Temperaturdifferenz ist der erforderliche Volumenstrom doppelt so groß. Dies ist ein thermischer Vergleichswert, nicht automatisch die zulässige Raumzuluftmenge.

Kanalquerschnitte und Strömungsgeschwindigkeit

Für den freien Strömungsquerschnitt A in m² gilt V̇ = A · v. Deshalb ist v = V̇/A. Für ein Rechteck A = b · h; für ein Rundrohr A = π · d²/4. Abmessungen müssen vor der Rechnung in Meter umgerechnet werden. Für Luftleitungen sind reale Innenmaße, Einbauten und Herstellerangaben zu beachten.

Beispiel mit Nachrechnung: 900 m³/h = 0,250 m³/s. Bei einer angenommenen Zielgeschwindigkeit von 3,0 m/s beträgt die rechnerisch benötigte Fläche mindestens 0,0833 m². Ein erfundener Rechteckkanal mit Innenmaßen 400 mm × 250 mm bietet 0,100 m² und führt dann zu v = 0,250/0,100 = 2,50 m/s. Ein kleinerer Querschnitt von 300 mm × 200 mm ergibt A = 0,060 m² und v ≈ 4,17 m/s. Die zweite Variante ist nicht allein aufgrund dieser Geschwindigkeit verboten; sie ist strömungs- und schalltechnisch zu vergleichen.

Variante	Fläche	Volumenstrom	Geschwindigkeit	Schlussfolgerung
Rechteck 400 × 250 mm	0,100 m²	900 m³/h	2,50 m/s	Größerer Platzbedarf, geringere Geschwindigkeit
Rechteck 300 × 200 mm	0,060 m²	900 m³/h	4,17 m/s	Platzsparender, höhere Geschwindigkeits- und Geräuschrisiken
Rechteck 200 × 150 mm	0,030 m²	192 m³/h	1,78 m/s	Beispiel für einen kurzen Zweig

Bild 4: Luftleitungen in einem Industriegebäude. Achte auf Querschnittswechsel, Befestigungen und die Einbindung in den Baukörper.

Typische Rechenfehler: mm mit m verwechseln, Breite statt Fläche in V̇ = A·v einsetzen, m³/h nicht in m³/s wandeln und Nennmaß als überprüftes lichtes Innenmaß behandeln. Prüfe immer mit der Rückrechnung V̇ = A·v.

Luftauslässe, Raumströmung und thermische Behaglichkeit

Auslässe sinnvoll platzieren

Zuluftdurchlässe führen Luft in den Aufenthaltsraum ein; Abluftdurchlässe erfassen Raumluft. Die Ausführung als Decken-, Wand-, Schlitz-, Drall- oder Quellauslass beeinflusst Strömungsbild, Induktion, Wurfweite, Druckverlust und Geräusche. Bei Mischlüftung wird Raumluft mit eingeblasener Luft vermischt; bei Quelllüftung wird oft langsam in der Aufenthaltszone eingeblasen und thermischer Auftrieb genutzt. Welche Lösung passt, hängt von Raumhöhe, Kühllast, Einblastemperatur, Möblierung und Herstellerdaten ab.

Bild 5: Schemasymbol eines Zuluftdurchlasses. Symbole und Planlegende müssen zueinander passen.

Bild 6: Deckenmontierter Luftdurchlass als reale Bauform.

Planungsregel: Vermeide ohne Nachweis direkte Zugluft auf dauerhafte Sitzplätze. Berücksichtige mögliche Kurzschlussströmungen zwischen Zuluft und Abluft, Strömung hinter Hindernissen sowie die Erreichbarkeit zur Reinigung. Eine schematische Zeichnung ersetzt keine produktspezifische Auslassauslegung.

Schall und thermisches Empfinden gemeinsam prüfen

Die thermische Behaglichkeit hängt nicht nur von der Lufttemperatur ab, sondern unter anderem von lokaler Luftgeschwindigkeit, Temperaturschichtung, Strahlungstemperatur, Bekleidung und Aktivität. Luftgeräusche entstehen beispielsweise an Auslässen, scharfkantigen Formstücken und hohen Geschwindigkeiten. Ein niedriger Druckverlust ist oft günstig für die Ventilatorenergie, löst jedoch nicht automatisch jedes Schallproblem.

Vergleichsaufgabe: Skizziere zwei Wege für 576 m³/h in einem Seminarraum: drei verteilte Deckenauslässe mit je 192 m³/h und einen einzelnen Auslass mit 576 m³/h. Die Summen stimmen in beiden Fällen; dennoch musst du für die Auswahl Raumströmung, Abstände, zulässige Volumenströme, Schallleistung und Druckverlust anhand echter Produktdaten nachweisen.

Fachvideo zur Lüftungsplanung: Das VALLOX-Video erläutert eine softwaregestützte Vorplanung anhand eines Bürogebäudes. Es ist ein Herstellerbeispiel, keine allgemein gültige Normauslegung. Die vom Hersteller veröffentlichte Video-ID ist in dessen Pressemitteilung dokumentiert.

Weiteres Fachvideo zur Zuluftführung: REVEN zeigt an einem kommerziellen Küchenlüftungsbeispiel einen Quellluftauslass. Vergleiche das Anwendungsfeld kritisch mit der Raumlüftung eines Büros; die Geometrie und Anforderungen sind nicht direkt übertragbar. Originalverweis: REVEN-Fachbeitrag.

Druckverluste, Energie, Schall-, Brand- und Hygieneschutz

Den ungünstigsten Luftweg berechnen

Jeder durchströmte Kanalabschnitt und jedes Formstück erzeugt einen Druckverlust Δp in Pascal. Für eine vereinfachte Kanalstrecke lautet ein gebräuchlicher Ansatz Δp = (λ · L/d_h + Σζ) · (ρ · v²/2). Darin ist λ ein Reibungsbeiwert, L die Streckenlänge, d_h der hydraulische Durchmesser, Σζ die Summe örtlicher Widerstandsbeiwerte und ρ·v²/2 der dynamische Druck. Für einen Rechteckkanal gilt d_h = 2·b·h/(b+h). Reibungs- und Formwerte hängen von Material, Geometrie und Strömungszustand ab; sie dürfen nicht frei für reale Anlagen angenommen werden.

Fiktive Teilstrecke: Rechteckkanal 400 × 250 mm, L = 8 m, ρ = 1,20 kg/m³, v = 2,50 m/s, angenommene λ = 0,025 und Σζ = 2,0. Hydraulischer Durchmesser d_h = 2·0,40·0,25/(0,40+0,25) ≈ 0,308 m. Dynamischer Druck = 1,20·2,50²/2 = 3,75 Pa. Die Reibung trägt ungefähr 0,025·8/0,308·3,75 ≈ 2,44 Pa bei; die örtlichen Widerstände 2,0·3,75 = 7,50 Pa. Ergebnis der Teilrechenstrecke: rund 9,94 Pa; dazu kommen gegebenenfalls weitere Kanalteile, Auslässe, Schalldämpfer und Geräteeinbauten.

Entscheidend: Für parallel verzweigte Netze werden nicht einfach alle Zweigverluste addiert. Untersuche den maßgebenden Pfad und plane den hydraulischen beziehungsweise luftseitigen Abgleich mit geeigneten Daten und Verfahren. Ein Druckverlustdiagramm sollte jede Teilstrecke, ihre Länge, den Volumenstrom, die Abmessung und die kumulierte Druckdifferenz ausweisen.

Beispielkomponente im maßgebenden Pfad	Fiktiver Druckverlust	Kumuliert
Filter und RLT-Gerät	70 Pa	70 Pa
Hauptkanal und Formstücke	50 Pa	120 Pa
Ein Abzweig einschließlich Einbauten	25 Pa	145 Pa
Ein Auslass	30 Pa	175 Pa

Theoretische Ventilatorleistung: P = V̇ · Δp/η. Bei 0,160 m³/s, 175 Pa und angenommenem Gesamtwirkungsgrad η = 0,50 ergibt sich P = 56 W. Das ist lediglich eine idealisierte Leistungsrechnung für den synthetischen Pfad, kein Typenschildwert, keine motorische Freigabe und keine fertige Geräteauswahl.

Schall und Brandschutz dokumentieren

Plane erforderliche Schalldämpfer und eine geeignete Leitungsführung. Produktdaten müssen zum Frequenzbereich, zum Volumenstrom und zum zusätzlichen Druckverlust passen. Schalldämmung des Kanals und Geräuschemission des Luftdurchlasses sind unterschiedliche Aufgaben. Bauliche Durchdringungen können Anforderungen an Brandschutzklappen, Abschottungen, Rauchschutz und Wartungszugänglichkeit auslösen. Es dürfen keine pauschalen Einbaudetails aus einem Lernschema übernommen werden; Zulassungen, Klassifizierungen und konkrete Brandschutzplanung sind maßgeblich.

Bild 7: Beispiel einer Brandschutzklappe. Ein Einbau darf nur nach zugelassener Bauart, fachlicher Freigabe und durch qualifizierte Personen erfolgen.

Hygiene: Denke an ausreichende Zugänglichkeit, Reinigung, Kondensatvermeidung und Verunreinigungen. Berücksichtige die einschlägigen Anforderungen und Herstellerunterlagen. Eine Querschnittsberechnung enthält noch keine Hygiene- oder Sicherheitsfreigabe.

Fehlerdiagnose mit Ursache und Maßnahme

Symptom	Mögliche Ursache	Prüfschritt im Plan	Planerische Korrektur
Zu wenig Luft am entfernten Durchlass	Hoher Widerstand auf einem Pfad	Streckendaten und maßgebenden Druckpfad vergleichen	Querschnitt, Bogenführung oder Abgleichkonzept überarbeiten
Deutliches Strömungsgeräusch	Hohe Geschwindigkeit oder ungeeigneter Durchlass	Volumenstrom, Querschnitt und Hersteller-Schallkennlinie prüfen	Variante mit größerem Querschnitt oder geeigneterem Auslass untersuchen
Zugerscheinung an Sitzplätzen	Ungünstige Auslasslage oder Temperaturdifferenz	Möblierungsplan und Luftströmung bewerten	Auslassposition und Luftführung anpassen
Kollision in der Decke	Fehlende Gewerkeabstimmung	3D-Kollisionsansicht und Revisionsplan prüfen	Trasse und Zugang mit Fachplanung koordinieren
Unvollständige Brandschutzangaben	Schacht oder Wanddurchdringung nicht klassifiziert	Brandschutzkonzept und Durchdringungsliste abgleichen	Nachweis und fachliche Entscheidung einfordern

CAD-Unterlagen, Blechabwicklung und vollständiger Modellfall

Schema, Ansichten, Schnitt und Stückliste

Eine gute Schemazeichnung zeigt Luftarten, Fließrichtung, Haupt- und Zweigvolumenströme sowie Bauteile. Im Grundriss trägst du die Trasse, Auslasslagen, Bauteilkennzeichen, Kanalquerschnitte und nötige Zugänge ein. Ein Schnitt klärt Höhenlage und Konflikte mit Decken, Trägern und anderen Gewerken. Aus einem 3D-Modell leitest du Ansichten ab und prüfst deren Konsistenz mit dem Schema. Halte Maßstab, Bezugshöhen, Legende, Blattnummer und Revision fest.

Bild 8: Leitungsführung im Baukörper als Anlass, Schnittstellen und Zugänglichkeit bereits in der Planung zu klären.

Für einen rechteckigen Luftkanal ohne Stirnflächen und Formstücke ist die geometrische Mantelfläche M = 2·(b+h)·L. Dies ist nicht automatisch die abrechenbare Gesamtfläche einer komplexen Installation. Bei Blechabwicklungen kommen gegebenenfalls Falze, Überlappungen, Flansche, Zuschnitte, Verschnitt sowie konstruktive Zuschläge hinzu; deren Maße und Abrechnungsregeln werden auftragsbezogen festgelegt.

Modellfall: Unterrichtsbüro mit drei Zuluftzweigen

Fiktiver Auftrag: Für einen Seminarraum mit 12,0 m Länge, 8,0 m Breite und 3,0 m Höhe planst du ein vereinfachtes Zuluftkanalnetz. Du erhältst ausschließlich didaktische Annahmen: 12 Personen, personenbezogener Vergleichswert 36 m³/h je Person, zusätzliche angenommene Luftwechselanforderung n = 2,0 1/h, sensible Kühllast 1,40 kW, Temperaturdifferenz 8 K, Luftdichte 1,20 kg/m³ und c_p = 1,0 kJ/(kg·K). Geplant werden drei identische Zuluftdurchlässe. Für die Hauptleitung ist der lichte Querschnitt 400 × 250 mm und eine rechnerische Länge von 6 m vorgesehen; für jeden der drei Zweige 200 × 150 mm mit je 3 m. Druckverluste des maßgebenden Pfads werden in diesem Unterrichtsmodell als 70 + 50 + 25 + 30 Pa angenommen. Der angenommene Wirkungsgrad beträgt 0,50. Keine Angabe ist ein vorgeschriebener Norm- oder Herstellerwert.

Arbeitsschritt 1 – Luftmengen: Raumvolumen = 12·8·3 = 288 m³. Personenvergleich = 12·36 = 432 m³/h. Luftwechselvergleich = 2·288 = 576 m³/h. Als synthetischer Bemessungsansatz wählen wir den größeren Vergleichswert, also 576 m³/h = 0,160 m³/s. Diese Maximumsregel gilt nur für das didaktisch vereinfachte Beispiel; reale Luftbedarfsmethoden können differenzierter sein. Thermisch erforderlicher Vergleichsvolumenstrom = 1,40/(1,20·1,0·8) = 0,1458 m³/s ≈ 525 m³/h. Die gewählten 576 m³/h können unter den angegebenen Modellannahmen rechnerisch 1,20·1,0·0,160·8 = 1,536 kW sensible Leistung übertragen. Die fehlende Betrachtung von Feuchte, Verteilung und Regelung begrenzt diese Aussage ausdrücklich.

Arbeitsschritt 2 – Verteilung und Kanalgrößen: Drei gleiche Zweige erhalten je 576/3 = 192 m³/h = 0,05333 m³/s. Hauptkanal A = 0,40·0,25 = 0,100 m²; v = 0,160/0,100 = 1,60 m/s. Je Zweig A = 0,20·0,15 = 0,030 m²; v = 0,05333/0,030 ≈ 1,78 m/s. Diese Werte sind Ausgangspunkte für eine Hersteller- und Schallprüfung, kein Nachweis der Behaglichkeit.

Arbeitsschritt 3 – Druck und theoretische Antriebsleistung: Für einen einzigen maßgebenden Pfad beträgt Δp = 70+50+25+30 = 175 Pa. Die Parallelzweige werden nicht zusätzlich summiert. Bei η = 0,50 folgt P = 0,160·175/0,50 = 56 W. Eine reale Ventilatorauswahl erfordert Kennlinien, Reserven, Betriebspunkte und fachlich abgestimmte Grenzwerte.

Arbeitsschritt 4 – Abwicklung und Fläche: Hauptkanal M_H = 2·(0,40+0,25)·6 = 7,80 m². Jeder Zweig hat M_Z = 2·(0,20+0,15)·3 = 2,10 m²; drei Zweige ergeben 6,30 m². Geometrische Summe ohne Formteile und Zuschläge = 14,10 m². Du musst die tatsächlichen Abwicklungs- und Aufmaßregeln im Projekt ausdrücklich ergänzen.

Arbeitsschritt 5 – Schema und Musterarbeitsprodukt: Erstelle die beschriftete Sequenz Außenluft → Gerät → Hauptkanal 576 m³/h → Verteilung in drei Zweige zu je 192 m³/h → je ein Zuluftdurchlass → Raum. Ergänze eine gesonderte Abluftführung nur als Konzept, nicht als ausgelegte oder freigegebene Anlage. Der CAD-Grundriss soll die drei Durchlässe gleichmäßig über geeignete Raumzonen verteilen und die Möblierung zeigen. Im Schnitt zeichnest du Hauptkanal, Zweighöhen und Deckenabstände mit eindeutigen Maßketten. Stelle ungeklärte Anforderungen als offene Planungsfragen dar.

Musterstückliste des vereinfachten Zuluftnetzes:

Position	Bauteil	Anzahl beziehungsweise Länge	Hinweis
Z01	Rechteckkanal 400 × 250 mm	6 m	Lichte Modellmaße
Z02	Rechteckkanal 200 × 150 mm	9 m gesamt	Drei Zweige zu je 3 m
Z03	Zuluftdurchlass für 192 m³/h	3 Stück	Nur rechnerischer Sollwert, kein Produkttyp
Z04	Abzweig- und Übergangsformstücke	Nach Zeichnung zu ermitteln	Nicht in der Mantelfläche enthalten
Z05	Halterungen und Revisionsöffnungen	Nach Fachplanung	Nicht dimensioniert

Bewertungsraster für den berufstypischen Modellfall (20 Punkte):

Kriterium	Punkte	Erkennbarer Qualitätsnachweis
Vollständige Anforderungen	4	Raumbuch, eindeutige Annahmen, erkennbare offene Punkte
Luft- und Lastberechnungen	4	288 m³, 432/576/525 m³/h mit sinnvoller Einordnung, richtige Einheiten
Querschnitte und Verteilung	4	1,60 und 1,78 m/s, drei Zweige und plausibles Schema
Druck und Leistung	3	Maßgebender Pfad 175 Pa, 56 W, keine falsche Zweigaddition
Zeichnung, Fläche und Stückliste	3	Schnitt/Grundriss, 14,10 m² und nachvollziehbare Abgrenzung
Sicherheit und Reflexion	2	Fachfreigaben, Schall/Brand/Hygiene, Ungewissheiten markiert

Ergebnisbewertung: 18–20 Punkte: sehr sicher und begründet; 14–17: weitgehend vollständig; 10–13: wesentliche Ansätze vorhanden, aber mit Nacharbeit; unter 10: Grundlagen oder Dokumentation gezielt erneut bearbeiten. Dieses Raster dient der formativen Unterrichtsbewertung, nicht einer amtlichen Abschlussprüfung.

Zwei Varianten fachlich und wirtschaftlich vergleichen

Erstelle eine Variantenmatrix mit den Kriterien verfügbarer Deckenzwischenraum, berechnete Geschwindigkeiten, Druckverluste, akustische Bewertung, Reinigbarkeit, Brandabschnitte, Montageaufwand, Materialbedarf und Lebenszykluskosten. Unbekannte Werte kennzeichnest du als offen, statt willkürliche Schallpegel oder Marktpreise zu erfinden. Beschreibe mögliche Verbesserungen wie glattere Formstückführung, geringere Strömungsgeschwindigkeit, günstigere Trassierung oder bedarfsgerechte Regelung. Eine Material- oder Energieersparnis darf nicht auf Kosten zwingender Sicherheits- oder Hygieneanforderungen behauptet werden.

Prüfroutine vor Abgabe: Stimmen die Summe der Zweigvolumenströme und der Hauptvolumenstrom überein? Ist überall m³/h oder m³/s richtig verwendet? Sind Fließrichtung, Maße, Maßstab und Revisionsstand in jeder Darstellung konsistent? Ist die Mantelfläche als geometrische Teilfläche gekennzeichnet? Ist der längste oder druckverluststärkste maßgebende Pfad nachvollziehbar? Sind alle noch nötigen Nachweise und Freigaben aufgelistet?

Interaktive Aufgaben

Multiple-Choice: Fachwissen prüfen

Wofür steht der Begriff Außenluft in einer RLT-Anlage? (Luft, die von außerhalb des Gebäudes angesaugt wird) (!Luft, die aus dem Raum in den Abluftkanal gelangt) (!Luft, die das Gebäude nach dem Gerät verlässt) (!Luft, die ohne Außenluftzufuhr im Raum umgewälzt wird)

Rückmeldung: Außenluft beginnt außerhalb des Gebäudes. Raumabluft wird erst nach der Erfassung zur Abluft; Fortluft verlässt die Anlage nach außen.

Welches Raumvolumen hat ein Raum mit 10 m Länge, 6 m Breite und 3 m Höhe? (180 Kubikmeter) (!19 Kubikmeter) (!60 Kubikmeter) (!540 Kubikmeter)

Rückmeldung: Länge mal Breite mal Höhe ergibt 180 m³. Flächen und Volumina müssen unterschieden werden.

Wie viel sind 720 Kubikmeter pro Stunde in Kubikmetern pro Sekunde? (0,20 Kubikmeter pro Sekunde) (!2,0 Kubikmeter pro Sekunde) (!20 Kubikmeter pro Sekunde) (!0,02 Kubikmeter pro Sekunde)

Rückmeldung: Teile 720 durch 3600. Der Faktor 3600 entsteht aus den Sekunden einer Stunde.

Wie groß ist der Volumenstrom bei 0,10 Quadratmetern Querschnitt und 2 Metern pro Sekunde? (0,20 Kubikmeter pro Sekunde) (!0,05 Kubikmeter pro Sekunde) (!2,00 Kubikmeter pro Sekunde) (!20 Kubikmeter pro Stunde)

Rückmeldung: Aus V̇ = A mal v folgt 0,10 mal 2 = 0,20 m³/s; bei Bedarf mit 3600 in m³/h umrechnen.

Wie groß ist die Luftgeschwindigkeit bei 0,16 Kubikmetern pro Sekunde und 0,10 Quadratmetern Fläche? (1,6 Meter pro Sekunde) (!0,16 Meter pro Sekunde) (!6,25 Meter pro Sekunde) (!16 Meter pro Sekunde)

Rückmeldung: v = V̇/A. Der Hauptkanal des Modellfalls führt somit 0,16/0,10 = 1,6 m/s.

Welche Aussage zur thermischen Luftmengenberechnung trifft im vereinfachten Modell zu? (Eine kleinere Temperaturdifferenz erfordert bei gleicher sensibler Last mehr Volumenstrom) (!Eine kleinere Temperaturdifferenz reduziert stets den benötigten Volumenstrom) (!Die Luftdichte spielt für die Rechnung keine Rolle) (!Der berechnete thermische Strom ist automatisch die gültige Außenluftrate)

Rückmeldung: Die sensible Wärmestromformel enthält die Temperaturdifferenz im Nenner der Volumenstromberechnung. Hygiene- und Feuchteanforderungen werden davon nicht ersetzt.

Welche Größe wird bei parallel verzweigten Kanälen für eine vereinfachte Ventilatorauslegung betrachtet? (Der maßgebende Druckverlustpfad statt der Summe aller parallelen Zweige) (!Die Summe sämtlicher Parallelzweige ohne weitere Prüfung) (!Nur der kürzeste Zweig ohne Einbauten) (!Nur der Druckverlust eines beliebigen Auslasses)

Rückmeldung: Parallelzweige erhalten denselben Druckanschluss, aber unterschiedliche Widerstände. Für den Betriebspunkt muss der kritische Pfad mit passenden Systemdaten betrachtet werden.

Welche Planung unterstützt eine zugluftarme Raumluftverteilung? (Position und Herstellerdaten der Auslässe auf Aufenthaltszonen abstimmen) (!Die gesamte Luft immer direkt auf den Arbeitsplatz richten) (!Auslasslage ohne Rücksicht auf Möbel wählen) (!Schall und Temperaturdifferenz nicht berücksichtigen)

Rückmeldung: Behaglichkeit erfordert die gemeinsame Betrachtung von Aufenthaltszone, Auslasskennlinie, Temperaturdifferenz und Geräusch.

Welche Fläche ergibt sich für sechs Meter Rechteckkanal mit 0,40 m Breite und 0,25 m Höhe ohne Stirnflächen? (7,80 Quadratmeter) (!0,60 Quadratmeter) (!3,90 Quadratmeter) (!15,60 Quadratmeter)

Rückmeldung: Die geometrische Mantelfläche ist 2 mal Breite plus Höhe mal Länge, also 2·0,65·6 = 7,80 m². Formteile und Zuschläge fehlen.

Was muss bei einer Durchdringung eines Brandabschnitts zuerst fachlich geprüft werden? (Brandschutzkonzept, geforderte Nachweise und zugelassene Einbauweise) (!Ob der Kanal farblich zur Wand passt) (!Ob die Anlage besonders leise beworben wird) (!Ob sich eine beliebige Klappe schnell montieren lässt)

Rückmeldung: Brandschutz ist keine freie Materialwahl. Die fachlich zuständige Planung muss Nachweise und zulässige Lösungen festlegen.

Memory: Fachbegriffe und Funktionen

Ordne die sieben Begriffe den eindeutigen Funktionen zu. Wiederhole anschließend die Zuordnung in deinem eigenen Luftschema.

Außenluft	Luftstrom, der vor dem Ansaugen außerhalb des Gebäudes liegt
Zuluft	Luftstrom, der nach der Aufbereitung in einen Raum eintritt
Abluft	Luftstrom, der aus einem Raum herausgeführt wird
Fortluft	Luftstrom, der aus der Anlage in die Umgebung austritt
Schalldämpfer	Bauteil zur Verringerung der Schallübertragung im Luftweg
Druckverlust	Abnahme des verfügbaren Drucks durch Strömungswiderstände
Raumbuch	Dokument mit erfasster Nutzung und maßgebenden Raumanforderungen

Drag-and-drop: Arbeitsphase zu Planungsprodukt

Verbinde fünf zusammengehörende Planungsphasen und Ergebnisse.

Passende Phase zuordnen	Typisches Ergebnis
Auftragsanalyse	Raumbuch und Anforderungsliste
Volumenstromermittlung	Rechenblatt zu Außenluftbedarf und Kühllast
Kanaldimensionierung	Querschnittstabelle mit Geschwindigkeiten
Trassenabstimmung	Kollisionsgeprüfter Grundriss und Schnitt
Mengenermittlung	Stückliste und geometrische Kanaloberflächen

Kreuzworträtsel: sechs Fachwörter

Finde für jeden Hinweis das genau passende einteilige Fachwort.

Luftwechsel	Rechnerisches Verhältnis von Luftvolumenstrom zu Raumvolumen je Stunde
Zuluft	Behandelte Luft, die in den Aufenthaltsraum gelangt
Fortluft	Luftstrom nach dem Austritt der Anlage ins Freie
Querschnitt	Fläche senkrecht zur Luftströmung im Kanal
Schalldämpfer	Einbauteil zur Minderung des übertragenen Luftschalls
Brandschutz	Schutzkonzept gegen die Ausbreitung von Feuer und Rauch

LearningApps: Begriffe spielerisch wiederholen

Suche nach ergänzenden Lernspielen zu Luftverteilungsanlagen, Volumenstrom und Technischer Systemplanung. Die Suche stellt keine geprüfte Einzelaufgabe dar; bewerte gefundene Inhalte kritisch.

Lückentext: den Planungsprozess verstehen

Luft, die von draußen in die Anlage gelangt, heißt

.

Der Luftstrom von der Anlage in einen Raum heißt

.

Die Luft, die aus dem Raum abgeführt wird, nennt man

.

Das Verhältnis von Luftvolumenstrom zum Raumvolumen heißt

.

Bei einem Rechteckkanal errechnet sich die Fläche aus Breite mal

.

Die Geschwindigkeit folgt aus dem Volumenstrom geteilt durch den

.

Widerstände von Kanälen und Formstücken erzeugen einen

.

Ein akustisch wirksames Einbauteil im Luftweg heißt

.

Die Mantelfläche eines geraden Rechteckkanals wird mit seinem

multipliziert.

Eine Dokumentation mit Kanalpositionen und Mengen bezeichnet man unter anderem als

.

Offene Aufgaben

Arbeitsweise: Nutze nur die synthetischen Angaben aus diesem Kurs oder von der Lehrkraft bereitgestellte Musterblätter. Dokumentiere Quellen, Rechenwege und Annahmen. Es gibt genau vier Fachaufgaben pro Niveau.

Leicht

Luftarten: Zeichne die vier Luftarten Außenluft, Zuluft, Abluft und Fortluft in einem selbst erstellten Schema und schreibe zu jedem Pfeil eine korrekte Kurzdefinition. Produkt: beschriftete Skizze mit Legende.
Raumvolumen: Berechne das Volumen eines fiktiven Raums 8 m × 5 m × 3 m und den Volumenstrom bei angenommenem Luftwechsel 1,5 1/h. Produkt: Rechenblatt mit Einheiten und Rückrechnung.
Luftvolumenstrom: Wandle 540 m³/h und 1.080 m³/h jeweils in m³/s um und erläutere die Umrechnungszahl. Produkt: übersichtliche Vergleichstabelle.
Lüftungskanal: Markiere in einem eigenen Decken-Grundriss die Lage von Hauptkanal, zwei Zweigen und zwei Auslässen; kennzeichne mindestens zwei noch ungeklärte Schnittstellen. Produkt: kommentierte Skizze.

Standard

Kanaldimensionierung: Vergleiche bei 720 m³/h zwei Querschnitte 300 × 200 mm und 400 × 250 mm. Berechne beide Luftgeschwindigkeiten und begründe eine vorläufige Wahl unter Beachtung von Platz und Schall. Produkt: Variantenblatt.
Luftmassenstrom: Bestimme für 600 m³/h bei ρ = 1,20 kg/m³ den Massenstrom in kg/s und kg/h; erkläre, warum die Luftdichte nur näherungsweise konstant angesetzt wird. Produkt: kommentiertes Rechenblatt.
Luftführung: Plane für einen synthetischen Seminarraum drei Zuluftdurchlässe für insgesamt 576 m³/h. Leite die Teilvolumenströme ab und zeichne einen bemaßten Grundriss mit Aufenthaltszonen. Produkt: Schema und Grundriss.
Kanaloberfläche: Ermittle die Mantelfläche eines 5 m langen Kanals mit 350 × 200 mm Innenmaßen und erkläre drei Positionen, die eine reale Stückliste zusätzlich bräuchte. Produkt: Oberflächenberechnung mit Stücklistenskizze.

Schwer

Druckverlust: Berechne für b = 0,40 m, h = 0,25 m, L = 8 m, v = 2,50 m/s, ρ = 1,20 kg/m³, λ = 0,025 und Σζ = 2,0 den hydraulischen Durchmesser, den dynamischen Druck und den Gesamtverlust der Modellstrecke. Produkt: vollständiger Rechengang und Fehleranalyse.
Raumlufttechnik: Prüfe den Modellfall auf drei Risiken aus Raumströmung, Akustik, Hygiene und Brandschutz und entwirf jeweils einen dokumentierten fachlichen Klärungsauftrag. Produkt: Risikomatrix mit Zuständigkeiten.
CAD: Übertrage den vollständigen Modellfall in eine abstrahierte CAD-Schemazeichnung mit Grundriss, Schnitt, Positionskennzeichen und abgestimmter Stückliste; kontrolliere alle Summen. Produkt: fachlich kommentiertes Planpaket.
Energieeffizienz: Vergleiche für 576 m³/h zwei fiktive Druckverlustvarianten mit 175 Pa und 250 Pa bei η = 0,50. Berechne theoretische Ventilatorleistungen und Jahresenergien bei 1.500 h/a und beurteile Grenzen dieser Abschätzung. Produkt: Diagramm und begründete Entscheidung.

Lösungshinweise und Musterarbeitsprodukte zu den zwölf Aufgaben

Die folgenden Kriterien erlauben einen fachlich begründeten Selbstcheck. Unterschiedliche Zeichnungslösungen sind zulässig, wenn sie nachvollziehbar und ohne erfundene technische Freigabe erstellt sind.

Aufgabe	Musterergebnis oder erwartete Elemente	Bewertungsmaßstab
Leicht 1	Vier korrekt bezeichnete Luftarten und Fließrichtung	Eindeutige Definitionen, lesbare Pfeile
Leicht 2	120 m³; 180 m³/h	Geometrie und Einheit richtig
Leicht 3	0,150 und 0,300 m³/s	Division durch 3.600 erklärt
Leicht 4	Hauptkanal, zwei Zweige, zwei Auslässe, zum Beispiel Träger und Wartungszugang	Keine Kollision stillschweigend freigegeben
Standard 1	0,200 m³/s; 3,33 m/s bei 300 × 200 mm; 2,00 m/s bei 400 × 250 mm	Abwägung statt unbegründeter Grenzwertbehauptung
Standard 2	600/3.600·1,20 = 0,200 kg/s; 720 kg/h	Unterschied zwischen Dichte und Volumenstrom beschrieben
Standard 3	Drei Teilvolumenströme zu je 192 m³/h	Summenabgleich und sinnvolle Aufenthaltszonen
Standard 4	2·(0,35+0,20)·5 = 5,50 m²	Formteile, Halterungen, Auslässe oder Falze als zusätzliche Positionen
Schwer 1	d_h ≈ 0,308 m; dynamischer Druck 3,75 Pa; Δp ≈ 9,94 Pa	Reibungs- und Einzelverluste getrennt
Schwer 2	Drei Risiken mit Prüffrage, Nachweis und Zuständigkeit	Keine selbst erteilte Brandschutz- oder Hygienefreigabe
Schwer 3	Planpaket mit 576 m³/h Hauptstrom, dreimal 192 m³/h, 14,10 m² geometrischer Mantelfläche	Eindeutige Positionskennzeichen und Revisionsstand
Schwer 4	56 W und 80 W; bei 1.500 h/a theoretisch 84 kWh und 120 kWh; Differenz 36 kWh/a	Vereinfachte Betriebspunktannahmen und reale Unsicherheiten genannt

Lernkontrolle

Diese zusätzlichen Aufgaben überprüfen den Transfer, nicht nur das Wiedergeben von Definitionen.

Anforderungsanalyse: Eine fiktive Belegung steigt von 12 auf 18 Personen, bei unverändertem Raumvolumen und 36 m³/h je Person. Berechne den neuen personenbezogenen Vergleichswert und erkläre, wann du den bisherigen Volumenstrom neu bewerten musst. Kontrolllösung: 648 m³/h; größere Anforderung als der ursprüngliche Luftwechselvergleich 576 m³/h, vollständige Auslegung erneut abstimmen.
Strömungsgeschwindigkeit: Bei unverändertem Volumenstrom halbiert sich der freie Kanalquerschnitt. Wie ändert sich die Luftgeschwindigkeit und welche Folgen sind prüfpflichtig? Kontrolllösung: Geschwindigkeit verdoppelt sich; Widerstände und Schall müssen neu untersucht werden.
Druckverlustrechnung: Eine Abzweigung hat höhere Verluste als zwei andere. Erläutere, warum die drei Druckverluste nicht als gemeinsame Serienleitung addiert werden dürfen. Kontrolllösung: Parallele Pfade sind getrennt; relevant ist die Druckanforderung am maßgebenden Pfad.
Luftauslass: Ein Auslass ist direkt über einem Arbeitsplatz geplant. Nenne die wichtigsten Daten für eine qualifizierte Umplanung. Kontrolllösung: Lage, Aufenthaltszone, Volumenstrom, Einblastemperatur, Herstellerwurfweite, Luftgeschwindigkeit und Schall.
Blechabwicklung: Erkläre, warum die geometrische Mantelfläche 14,10 m² aus dem Modellfall nicht ohne Weiteres das Bestell- und Abrechnungsmaß ist. Kontrolllösung: Formteile, Falze, Verschnitt, Zuschnitte, Abrechnungsregeln und tatsächliche Aufmaße fehlen.
Planprüfung: Finde fünf typische Unstimmigkeiten in einer selbst erfundenen fehlerhaften Zeichnung und protokolliere Korrekturvorschläge. Kontrolllösung: zum Beispiel Luftartenfehler, falsche Summen, Höhenkollision, fehlende Legende, nicht dokumentierte Brandschutzdurchdringung.

Lernnachweis

Abgabeportfolio: Lege ein Raumbuch mit Annahmenliste, ein Berechnungsblatt für Volumen-, Massen- und sensible Wärmeströme, eine Querschnitts- und Geschwindigkeitsübersicht, ein vereinfachtes Druckverlustdiagramm, einen bemaßten Grundriss mit Schnitt, ein Luftschema, die Musterstückliste, eine Oberflächenberechnung und eine kurze Variantenbegründung vor. Füge dein Prüfprotokoll zu Brandschutz, Schall, Hygiene, Wartungszugang und ungeklärten Schnittstellen hinzu.

Selbstbewertung: Wende das 20-Punkte-Raster des Modellfalls an, markiere mit Belegen Stärken und Fehler und verbessere mindestens einen Rechengang sowie eine Zeichnungsstelle. Ein fachlich sauberer Lernnachweis trennt ausdrücklich berechnet, angenommen, nach Herstellerangaben zu prüfen und fachlich freizugeben. Die Produkte sind Übungsartefakte und dürfen nicht als reale Montage-, Brandschutz- oder Maschinenfreigabe verwendet werden.

OER und Wikipedia

Fachliche und rechtliche Primärquellen:

KMK, Rahmenlehrplan Technischer Systemplaner/Technische Systemplanerin, Lernfeld 10 VAT, S. 20 – maßgebliche Lernfeldziele und Themen; amtliche Veröffentlichung, Nutzungsrechte der Quelle gesondert beachten.
BIBB, Berufsprofil VAT – Ausbildung, fachrichtungsspezifisches Berufsbild und Rechtsgrundlagen.
Ausbildungsordnung, konsolidierte Fassung – maßgebliche Ausbildungs- und Prüfungsstruktur. Keine amtlichen Originalprüfungsaufgaben übernommen.
Wikipedia: Lufttechnik – ergänzender, offen lizenzierter Überblick; keine verbindliche Normauslegung.
Fachlicher Beitrag zu luftseitigen Druckverlusten – vertiefende Einordnung des Energiebedarfs; Verlags-/Anbieterrechte beachten.
REVEN-Fachartikel zur Quellluftführung – herstellerbezogenes Praxisbeispiel und Videoquelle; keine OER-Freigabe behauptet.

Verifizierte Bildquellen und Rechte: Die folgenden Originaldateien sind auf Wikimedia Commons dokumentiert. Beachte Namensnennung, jeweilige Lizenz und gegebenenfalls ShareAlike; das Einbetten in dieses Lernmaterial macht externe Dateien nicht automatisch zu eigenen Werken.

Datei	Original und fachlicher Einsatz	Urheberangabe	Rechte laut Commons-Dateiseite
File:HVAC system diagram.jpg	HVAC-Anlagendiagramm	Samms Heating and Air, via Flickr	CC BY-SA 2.0
File:Air Handling Unit.jpg	RLT-Gerät	NanoCOOL project	CC BY 3.0
File:Ventilation with heat exchanger installation scheme.jpg	Wärmeübertrager-Schema	Nicol-André	CC BY-SA 4.0
File:Assorted ducting.jpg	Luftkanäle	Achim Hering	CC BY 3.0
File:Zuluftdurchlass.svg	Symbol für Zuluftdurchlass	BentaxGermany	Gemeinfrei laut Dateiseite
File:Anemo04.JPG	Decken-Luftdurchlass	aska27	CC BY-SA 3.0
File:FireDamper.png	Brandschutzklappe	Belimo Automation AG	CC BY-SA 3.0
File:Underground ductwork 2.jpg	Kanal im Baukörper	Achim Hering	CC BY 3.0

Videoquellen und Nutzung:

Eingebettete Video-ID	Quellenbeleg	Herausgeber	Rechte
Xf07eABEYA8	Hersteller-Pressemitteilung mit YouTube-Verweis	VALLOX GmbH	Urheberrechte beim Herausgeber, Nutzung als YouTube-Einbettung; keine offene Lizenz belegt
EoDHDHjRD3w	Originalbeitrag mit Videoverweis zum Quellluftauslass	REVEN GmbH	Urheberrechte beim Herausgeber, Nutzung als YouTube-Einbettung; keine offene Lizenz belegt

Wikipedia-Ergänzung: Der verlinkte deutschsprachige Artikel erläutert Raumlufttechnik, Lüftungssysteme und grundlegende Fachbegriffe; die verbindlichen technischen Regeln sind gesondert zu beschaffen.

Verknüpfte Lernbereiche

Die Themen verbinden geometrisches Fachrechnen, CAD/BIM, technische Kommunikation, thermische Grundlagen, Bauphysik, Akustik, Sicherheitskoordination sowie berufliche Dokumentation. Das Berufsportal und die verwandten Lernfelder dienen der Orientierung; prüfe bei internen Verlinkungen den jeweils aktuellen Bestand der MOOCwiki-Seiten.

Berufsportal: Ausbildung – Technischer Systemplaner