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Fachübungen 12 VAT – Luftaufbereitung in zentralen und dezentralen raumlufttechnischen Anlagen planen - Technischer Systemplaner

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Einleitung

Du planst im Lernfeld 12 VAT die Luftaufbereitung in zentralen und dezentralen raumlufttechnischen Anlagen – von den Luftzuständen über die Auswahl des RLT-Geräts bis zum prüfbaren Schema, zur Geräteaufstellung und zur Dokumentation. Zielgruppe sind Auszubildende zum Technischen Systemplaner in der Fachrichtung Versorgungs- und Ausrüstungstechnik (VAT) im dritten Ausbildungsjahr. Der KMK-Rahmenlehrplan, Lernfeld 12 VAT, S. 22 nennt 80 Unterrichtsstunden als Zeitrichtwert. Der Beruf ist im BIBB-Berufsprofil mit 42 Monaten Ausbildungsdauer aufgeführt. Die Ausbildungsordnung trat am 1. August 2011 in Kraft und wurde 2014 geändert; die Abschlussprüfung besteht laut §§ 16–19 aus zwei Teilen. Dieser Kurs ersetzt weder eine aktuelle Prüfungsbekanntmachung noch zugelassene Ausführungsplanung.

Dein Lernweg: Anforderungen ermitteln → Luftzustände analysieren → zentrales oder dezentrales Konzept vergleichen → Luftbehandlungsstufen und Wärmerückgewinnung auswählen → Luft-, Wärme-, Feuchte- und Leistungsströme überschlägig berechnen → RLT-Schema, Grundriss und Schnittstellen dokumentieren → anhand eines Bewertungsrasters prüfen. Alle Projektwerte sind synthetische Übungsdaten. Die Rechenbeispiele sind nicht als reale Maschinenauslegung oder Anlagenfreigabe geeignet. Arbeiten an Elektrik, Kältemitteln, Dampf, Wasserhygiene, rotierenden Maschinen, Gefahrstoffen und in Gebäuden dürfen ausschließlich qualifiziert angeleitet und nach gültigen Schutzvorschriften erfolgen.

Foto: typisches Luftbehandlungsgerät mit Ventilator-, Filter- und Registerbereichen; P199, Public Domain. Einzelheiten hängen vom Gerät ab.

Luftzustände verstehen und darstellen

Zustandsgrößen feuchter Luft

Luftaufbereitung verändert nicht nur die Temperatur, sondern je nach Prozess auch den Wassergehalt und die Enthalpie. Für eine nachvollziehbare Planung unterscheidest du: Trockentemperatur t in °C, relative Feuchte φ in %, absolute Feuchte x als Wasserdampfmasse je kg trockener Luft in g/kg, Taupunkttemperatur und spezifische Enthalpie h in kJ/kg trockener Luft. Die relative Feuchte sagt, wie nah die Luft bei ihrer aktuellen Temperatur an der Sättigung ist; sie ist nicht die Wassermasse je Kubikmeter. Erwärmst du Luft ohne Wasserzugabe, bleibt x näherungsweise konstant, während φ sinkt. Kühlt die Luft unter ihren Taupunkt, entsteht Kondensat; dann sinkt x.

Größe	Einheit	Bedeutung für die Planung	Typischer Denkfehler
Trockentemperatur t	°C	Heiz- oder Kühlbedarf	°C mit Temperaturdifferenz in K verwechseln
Relative Feuchte φ	%	Komfort und Kondensationsrisiko	konstanten Wassergehalt bei Temperaturänderung unterstellen
Feuchtegehalt x	g/kg trockene Luft	Befeuchtungs- und Entfeuchtungsbilanz	kg feuchte Luft statt kg trockener Luft verwenden
Enthalpie h	kJ/kg trockene Luft	Bilanz inklusive latenter Wärme	nur die fühlbare Wärme betrachten
Taupunkt	°C	Kondensat und Oberflächenrisiko	bei jeder Kühlung Kondensation erwarten

Zustandsänderungen im h-x-Diagramm

Ein Mollier-h-x-Diagramm oder psychrometrisches Diagramm verknüpft mehrere Luftzustandsgrößen. Je nach Diagrammkonvention sind die Achsen unterschiedlich angeordnet. Lege deshalb zuerst Druckniveau, Achsen, Einheiten und Sättigungslinie fest. Markiere Zustand A vor dem Register und Zustand B danach. Reines Heizen: x bleibt näherungsweise gleich. Kühlen ohne Entfeuchten: x bleibt gleich, solange der Taupunkt nicht erreicht wird. Kühlen mit Entfeuchten: t und x sinken; Kondensat muss hygienisch abgeführt werden. Befeuchten: x steigt; ob t steigt oder sinkt, hängt vom Verfahren und der Energiezufuhr ab. Für reale Auslegung sind Stoffwerte und Herstellerdaten verbindlich.

Psychrometrische Zustandsgrößen; ArthurOgawa, Public Domain, Beschriftung auf Englisch. Prüfe Achsen und Druckbezug vor dem Ablesen.

Luftbehandlungsprozesse im Diagramm; IanVG, CC0. Die schematischen Linien ersetzen keine gerätebezogene Bilanz.

Englischsprachige Videoeinführung: HVAC TV – How To Read A Psychrometric Chart; als ergänzende Erläuterung, keine OER-Lizenz zugesichert.

Beispiel für eine Feuchtebilanz

Ein Übungsluftstrom von 720 m³/h hat bei angenommener Luftdichte 1,20 kg/m³ einen Massenstrom von ungefähr 0,240 kg/s. Soll der Feuchtegehalt von x = 3 g/kg auf 7 g/kg trockene Luft steigen, ist die Differenz 0,004 kg/kg. Die vereinfacht angesetzte Wasserzugabe beträgt somit 0,240 × 0,004 = 0,00096 kg/s = 3,46 kg/h. Der Massenstrom wird hier näherungsweise mit dem Trockenluftmassenstrom gleichgesetzt; eine genaue Bilanz benötigt die exakte Bezugsbasis. Prüfe im Projekt zusätzlich Befeuchterverfahren, Wasserqualität, Hygienekonzept, Regelung und Energiebedarf. Fehlerquelle: 4 g/kg direkt als 4 kg pro Sekunde einsetzen.

Zentrale und dezentrale Luftbehandlung auswählen

Anlagenkonzepte nach Nutzung und Aufstellung

Bei zentraler RLT versorgt ein gemeinsames Luftbehandlungsgerät mehrere Räume über Luftleitungen. Vorteile können einheitliche Behandlung, zentrale Wartung und große WRG-Einheiten sein; Nachteile können Flächenbedarf, Kanallängen und Schall- oder Brandschutzschnittstellen sein. Dezentrale Geräte behandeln raumnah oder zonenweise Luft; sie bieten oft kürzere Luftwege und zonenweise Regelbarkeit, benötigen jedoch geeignete Außenluft- und Fortluftwege sowie Wartungszugang an mehreren Stellen. Entscheide anhand der Nutzungszeiten, Raumbedarfe, Schallemissionen, baulichen Zwänge, Energieversorgung, Hygiene und Wartung – nicht allein nach dem Anschaffungspreis.

Prüfkriterium	Zentral	Dezentral	Benötigter Nachweis
Luftversorgung	gemeinsame Luftverteilung	raum- bzw. zonenbezogen	berechneter Außenluftbedarf
Geräteplatz	Technikzentrale und Schächte	Fassaden- oder Raumplatz	Grundriss, Revisionsflächen
Wärme-/Kälteanschluss	zentrale Register möglich	lokale Anschlüsse je Gerät	Prinzip- und Schnittstellenschema
Wartung	gebündelte Servicepunkte	mehrere Zugänge	Zugänglichkeit, Filterwechselkonzept
Akustik und Brandschutz	Schallübertragung über Leitungen prüfen	raumseitige Geräusche prüfen	fachlich abgestimmtes Schutzkonzept

Luftarten, Bauteile und Funktionskette

Außenluft gelangt über eine geeignete Ansaugöffnung hinein; Zuluft wird nach Behandlung in die Räume geführt. Abluft kommt aus dem Raum, Fortluft wird ins Freie abgegeben. Umluft wird aus dem Raum entnommen und diesem wieder zugeführt – nur wo Nutzung und hygienische Anforderungen dies erlauben. Typische Bauteile sind Wetterschutz, Klappen, Luftfilter, Wärmerückgewinner, Heiz- und Kühlregister, gegebenenfalls Befeuchter, Tropfenabscheider, Ventilator, Schalldämpfer, Sensoren und Regelorgane. Die Reihenfolge ist geräte- und hygienekonzeptabhängig. Prinzipschema für eine Übungsanlage: Außenluft → Filter → WRG-Zuluftseite → Heizregister → Zuluftventilator → Zuluft; Abluft → Filter → WRG-Abluftseite → Fortluftventilator → Fortluft. Die zwei Luftwege sind getrennt und einschließlich Kondensat, Frostschutz und Revisionszugang darzustellen.

Beispiel Taschenfilter; Volzfilters, CC BY-SA 3.0. Die im Bilddatensatz erwähnte alte F7-Klasse nach EN 779 darf nicht ungeprüft mit Klassen nach ISO 16890 gleichgesetzt werden.

Filter, Hygiene und Auswahl nach Datenblatt

Bei der Filterwahl betrachtest du Partikelspektrum, Außenluftqualität, zulässigen Anfangs- und Enddruckverlust, Abmessungen, Dichtheit, Wechselintervall und Zugänglichkeit. Die ISO 16890 beschreibt eine Klassifizierung für allgemeine Lüftungsfilter; keine pauschale Klasse ist für alle Räume geeignet. Der Druckverlust verschmutzter Filter beeinflusst den Ventilator und den Energiebedarf. Für VDI 6022 und weitere einschlägige Regelwerke sind die aktuell gültigen Ausgaben projektbezogen zu prüfen; nicht allein aus dem Wikipedia-Artikel eine Konformität ableiten. Reinigungs-, Wasser- und Hygieneaufgaben gehören in qualifizierte Hände.

Englischsprachige Funktionsanimation: The Engineering Mindset – How Air Handling Units work; erklärt unter anderem Klappen, Filter, Register, Ventilatoren, Wärmerückgewinnung und Befeuchtung.

Heizen, Kühlen, Befeuchten und Entfeuchten bilanzieren

Sensible Heiz- und Kühllast überschlagen

Für reine Temperaturänderung ohne Phasenwechsel gilt näherungsweise Q̇ = ρ × cₚ × V̇ × Δt. Mit V̇ in m³/h und typischen Übungswerten für Luft lässt sich schreiben: Q̇ in W ≈ 0,34 × V̇ in m³/h × Δt in K. Diese Faustzahl ist eine gerundete Kombination aus Luftdichte, Wärmekapazität und Umrechnung auf Stunden; sie gilt nicht unverändert bei starken Zustands- oder Druckabweichungen. Beispiel: 600 m³/h von 12 °C auf 20 °C → Q̇ ≈ 0,34 × 600 × 8 = 1.632 W ≈ 1,63 kW. Ein Kühlregister mit Kondensation benötigt zusätzlich die latente Wärmebilanz über h und x. Die Nennleistung eines Registers ist nur unter seinen Betriebsbedingungen gültig.

Geräte- und hydraulische Schnittstellen

Ein Heizregister benötigt eine definierte Vor- und Rücklauftemperatur, Volumenstrom, Druckverlust, Ventilkonzept, Entlüftung und Frostschutz. Ein Kühlregister erfordert je nach Taupunkt Kondensatwanne, gesicherten Ablauf, geeignete Dämmung und Tropfenabscheidung. Zeichne Luftseite und Wasser- beziehungsweise Kälteseite eindeutig getrennt. Prüfe, welche Leistung die Heiz- oder Kälteanlage am projektierten Betriebspunkt tatsächlich bereitstellt. Häufige Fehler: Wasserleitungen ohne Absperr- und Regelstellen schematisieren, Kondensat vergessen, Einheiten von W und kW vermischen oder Bypasszustände ignorieren. Der Systemplaner dokumentiert; den Anschluss, die elektrische Schutzmaßnahme und die Inbetriebnahme führen qualifizierte Fachkräfte aus.

Feuchteregelung und Grenzen

Befeuchten verändert den absoluten Feuchtegehalt; bei Verdunstungsbefeuchtung entzieht die Verdunstung der Luft fühlbare Wärme, während Dampfbefeuchtung zusätzliche Energie einträgt. Entfeuchtung über ein kaltes Register wird erst bei geeigneter Unterschreitung des Taupunkts wirksam. Prüfe Hygienerisiken, Wasserbehandlung, Kondensat, Sensorpositionen und Betriebsüberwachung. Eine feste relative Feuchte als alleinige Auslegungsgröße kann bei wechselnder Temperatur irreführen. Dokumentiere Sollwert, Grenzwert, Alarm und Messort getrennt.

Wärmerückgewinnung, Lufttransport und Energie

WRG-Verfahren vergleichen

Wärmerückgewinnung überträgt einen Teil der Energie der Abluft auf die Außenluft. Bei der Platten-WRG sind beide Luftströme durch Flächen getrennt; ein Rotationswärmeübertrager bewegt Speichermasse zwischen den Strömen; ein Kreislaufverbundsystem verbindet getrennte Register hydraulisch. Vergleiche nicht nur den nominellen Temperaturänderungsgrad, sondern auch mögliche Übertragung von Feuchte oder Stoffen, Leckagen, Hygiene, Druckverlust, Frostschutz, Wartung, Sommerbypass und Platzbedarf. Für einen rein sensiblen, stationären Übungsfall ist ηₜ = (t nach WRG − t Außenluft) / (t Abluft − t Außenluft). Dieser Temperaturänderungsgrad ist nicht gleich dem Gesamtanlagen-Wirkungsgrad oder einer garantierten Jahreseinsparung.

Schematische Rekuperator- und Kreuzplatten-Wärmeübertragerformen; Jlfd, CC0. Nicht als normgerechter Ausführungsplan verwenden.

Einfaches Symbol eines Plattenwärmeübertragers; Snipre, Public Domain. Symbole und Medienanschlüsse projektbezogen prüfen.

WRG- und Ventilator-Rechenbeispiel

Außenluft −5 °C, Abluft 20 °C und angenommener Temperaturänderungsgrad 75 %: t nach WRG = −5 °C + 0,75 × (20 − (−5)) K = 13,75 °C. Für einen Zuluftsollwert von 18 °C und 720 m³/h verbleiben Q̇ ≈ 0,34 × 720 × 4,25 = 1.040 W. Ohne WRG und bei gleichen Randbedingungen wären es etwa 0,34 × 720 × 23 = 5.630 W. Die Differenz von rund 4,59 kW ist eine momentane theoretische Heizlastminderung, keine elektrische Jahresenergieeinsparung; Ventilatorstrom, Frostschutz, Feuchteprozesse und Betriebslasten sind noch nicht berücksichtigt.

Für die elektrische Ventilatorabschätzung gilt Pₑₗ ≈ V̇ × Δp / ηgesamt bei V̇ in m³/s, Δp in Pa und einem Gesamtwirkungsgrad zwischen null und eins. Mit 720 m³/h = 0,200 m³/s, 550 Pa und ηgesamt = 0,55 ergibt sich 200 W pro betrachteter Ventilatorstrecke. Für zwei vergleichbar angesetzte Luftwege ergäben sich rund 400 W, bevor andere elektrische Verbraucher berücksichtigt werden. Prüfe die echten Ventilatorkennlinien und den Betriebsbereich.

Druckverlust, Kanalabmessung und Akustik

Die Druckverlustkette umfasst Ansaugung, Filter, Wärmeübertrager, Register, Kanäle, Formstücke, Schalldämpfer und Auslässe. Addiere die maßgeblichen Druckverluste je Luftweg am Auslegungspunkt, nicht die Werte beider Wege für einen einzelnen Ventilator. Der erforderliche freie Kanalquerschnitt lässt sich vorläufig mit A = V̇ / v überschlagen. Beispiel: V̇ = 0,200 m³/s bei v = 4,0 m/s → A = 0,050 m² oder geometrisch beispielsweise 250 × 200 mm. Dies ist keine fertige Kanalbemessung: Schall, tatsächliche freie Fläche, Geschwindigkeiten, Formstücke, Reinigbarkeit, Druckverlust und Brandschutz bleiben zu prüfen. Eine zu knapp gewählte Kanalfläche kann Geräusche und Ventilatorstrom erhöhen.

CAD-Planung, Schnittstellen und Qualitätssicherung

Planunterlagen und Nachweise

Erstelle für eine nachvollziehbare RLT-Planung mindestens eine Anforderungsliste, ein Luftfluss- und Funktionsschema, eine Geräteaufstellskizze mit Revisionsflächen, eine Luft- und Wasserschnittstellenübersicht, eine Komponentenliste und Berechnungsblätter mit Quellen und Annahmen. In einem CAD- oder BIM-Plan müssen Gerätekennzeichen und die Verweise zu Datenblättern eindeutig sein. Luftarten, Fließrichtungen, Volumenströme, Anschlussnennweiten, Registermedien, Kondensatweg, Sensoren, Regelung und Sicherheitsfunktionen sind verständlich zu beschriften. Prüfe Kollisionen mit Statik, Bauhülle, Brandabschnitten, Schallschutz und Wartungswegen.

Planunterlage	Mindestinhalt	Prüffrage
RLT-Schema	vier Luftarten, Baugruppen, Fließpfeile, Volumenstrom	Ist der Luftweg vollständig?
Heiz-/Kühlschema	Vorlauf, Rücklauf, Ventil, Sensorik, Kondensat	Sind Medien und Sicherheit getrennt?
Grundriss und Schnitt	Gerät, Kanäle, Außenluft/Fortluft, Zugänglichkeit	Sind Einbau- und Revisionsflächen plausibel?
Datenblattabgleich	Luftmenge, Druckverlust, Leistung, Schall, elektrische Daten	Belegt die Geräteauswahl den Betriebspunkt?
Prüfliste	Annahmen, Quellen, offene Fachfreigaben	Können Dritte die Entscheidung nachvollziehen?

Regelungs- und Sicherheitsgedanken

Für die Regelung sind etwa Zulufttemperaturfühler, Außen- und Abluftfühler, Filterdifferenzdruck, Volumenstromüberwachung, Frostschutz, Kondensatmeldung und gegebenenfalls Feuchtefühler darzustellen. Sensoren sollen so angeordnet werden, dass sie den relevanten Zustand und nicht eine lokale Störung messen. Unterscheide Sollwert, Messwert, Stellgröße und Alarm; im Schema werden Schnittstellen zur Gebäudeautomation benannt. Elektrische Anschlussleistung, Kabel, Schutzmaßnahmen, Brandschutz- und Hygieneanforderungen müssen projektbezogen durch zuständige Fachplanende nach geltenden Regeln geprüft werden. Keine simulierte Übung ist eine Freigabe für reale Schaltungen oder Maschinen.

Berufstypischer Modellfall: Bürozone planen

Auftrag und vollständig synthetische Daten

Ein erfundenes Planungsbüro plant eine Bürozone mit 20 Arbeitsplätzen und einer Fläche von 250 m². Für die didaktische Volumenstrombemessung wird vereinbart: Außenluft je Person 36 m³/h; gleichzeitig sind alle 20 Plätze besetzt. Außenluft Winter −5 °C, Abluft 20 °C, Zuluft nach Heizregister 18 °C. Vorgesehen sind ein sensibler WRG-Temperaturänderungsgrad von 75 %, ein geplanter Druckverlust von 550 Pa je Luftweg, Gesamtventilatorwirkungsgrad 55 % sowie eine vorläufige Kanalgeschwindigkeit von 4 m/s. Ein separater Feuchteübungsfall verlangt x von 3 auf 7 g/kg. Diese Parameter sind keine normativen Mindestwerte und keine Herstellerdaten; Nutzungsprofil, echte Lasten und Projektnormen sind in der Praxis neu zu ermitteln.

Rechenweg und dokumentiertes Musterergebnis

Schritt A – Luftmenge: 20 × 36 m³/h = 720 m³/h = 0,200 m³/s. Erstelle eine Luftmengenliste mit 20 Personen, dem Übungsansatz 36 m³/h pro Person und 720 m³/h als Summe. Die Räume müssen anschließend einzeln mit den Luftdurchlässen abgeglichen werden.

Schritt B – WRG: Temperatur nach WRG = −5 + 0,75 × 25 = 13,75 °C. Außenluft, Abluft und Zustand nach WRG im Diagramm kennzeichnen; x ändert sich im vereinfachten sensiblen Modell nicht.

Schritt C – Nacherhitzung: Δt = 18 − 13,75 = 4,25 K; Q̇ ≈ 0,34 × 720 × 4,25 = 1,04 kW. Vorläufiger Hinweis im Bauteilplan: Heizregister muss am realen Heizwasser-Betriebspunkt nachgewiesen werden; keine direkte Produktfreigabe.

Schritt D – Vergleich ohne WRG: Δt = 18 − (−5) = 23 K, Q̇ ≈ 5,63 kW. Die rechnerische Differenz 4,59 kW gilt nur für diesen stationären Vergleich.

Schritt E – Ventilatoren: je Luftweg P ≈ 0,200 × 550 / 0,55 = 200 W; zwei vereinfacht gleiche Luftwege zusammen rund 400 W. Den späteren realen Wert über Kennlinien und Gesamtbetriebspunkt ermitteln.

Schritt F – vorläufiger Kanal: A = 0,200/4 = 0,050 m²; Beispielrechteck 250 × 200 mm. Querschnitt, Geräusch und Drucknetz fachlich nachprüfen.

Schritt G – Feuchtebilanz, optional: ṁ näherungsweise 0,240 kg/s; Δx = 0,004 kg/kg; theoretisch 3,46 kg Wasser pro Stunde. Die reale Befeuchterwahl erfordert Hygiene-, Wasser- und Energienachweise.

Musterarbeitsprodukt: Schema, Liste und Konzeptentscheidung

Funktionsschema, textuell: Außenluft OA → Außenluftklappe K1 → Filter F1 → WRG W1 → Heizregister H1 → Zuluftventilator V1 → Schalldämpfer S1 → Zuluft ZU 720 m³/h. Abluft AB 720 m³/h → Filter F2 → WRG W1 → Abluftventilator V2 → Fortluft FO. Heizungsanschluss H1: Vorlauf, Regelventil, Rücklauf, Frostschutzüberwachung; ergänzend Filterdrucksensoren, Temperaturfühler, Revisionsklappen, Entwässerung wo erforderlich. Im realen Plan werden Geräteanordnung und Reihenfolge nach Fabrikat, Hygiene, Frostschutz, Schall und Brandschutz festgelegt.

Position	Synthetische Planungsanforderung	Nachweis/Status
RLT-Gerät	720 m³/h Außenluft und Abluft am Betriebspunkt	Datenblatt und Kennlinie fehlen bewusst
WRG W1	75 % angenommener sensibler Temperaturänderungsgrad	Frost-/Leckageprüfung offen
Heizregister H1	vorläufig 1,04 kW sensible Nacherhitzung	Wasserbedingungen und Reserve offen
Ventilatoren V1/V2	je 200 W Modellwert bei 550 Pa	tatsächliche elektrische Daten offen
Luftkanal	rechnerisch 0,050 m², etwa 250 × 200 mm	Akustik und Netzberechnung offen
Filter F1/F2	passend zur Luftqualität und Anwendung	ISO-16890-Kennwerte offen
Platzierung	zentrale Technikfläche als erster Entwurf	Revision, Brandschutz und Schall offen

Konzeptentscheidung: Für diese zusammenhängende Bürozone wird in der Übung ein zentrales Gerät als Vorzugsvariante skizziert, weil eine gemeinsame WRG und gebündelte Wartung vorgesehen sind. Eine Alternative wären vier dezentrale Teilgeräte zu rechnerisch je 180 m³/h; deren Außenluft-/Fortluftführung, Schall, Einbauorte und Wartungswege wären eigens zu untersuchen. Ohne Gebäudegrundrisse und Datenblätter ist keine Variante endgültig entschieden.

Bewertungsraster für den Modellfall

Kriterium	Maximalpunkte	Vollständige Leistung
Anforderungsklärung und Annahmen	4	Nutzung, Luftarten, synthetische Ansätze und Grenzen sauber dokumentiert
Rechenweg und Einheiten	5	720 m³/h, 13,75 °C, 1,04 kW, 200 W je Luftweg und 0,050 m² korrekt mit Formeln
Luftbehandlung und WRG	4	Filter, Register, WRG, Feuchte- und Frostschutzfragen fachlich begründet
Schema und CAD-Nachvollziehbarkeit	4	Luftwege, Kennzeichen, Fließrichtungen, Medien- und Messschnittstellen eindeutig
Prüfung, Sicherheit und Reflexion	3	offene Nachweise, Hygiene, Schall, Brandschutz und Fachfreigaben sichtbar
Gesamt	20	18–20 sehr gut; 15–17 gut; 11–14 solide; unter 11 Nacharbeit

Abgabe: Eine Seite Anforderungen, ein prüfbares Luftschema, eine Berechnungstabelle mit Einheiten, eine Aufstellskizze, eine Liste offener Planungsnachweise und ein kurzer Vergleich zentral/dezentral. Qualitätssicherung: Fachperson prüft Annahmen und Normen, bevor aus dem Übungsmodell ein echtes Projekt werden dürfte.

Interaktive Aufgaben

Multiple-Choice-Quiz: Prüfe dein Fachwissen

Wie verändert sich die relative Feuchte beim reinen Erwärmen ohne Wasserzugabe? (Sie sinkt bei konstantem Feuchtegehalt.) (!Sie steigt bei konstantem Feuchtegehalt.) (!Sie bleibt grundsätzlich bei jedem Temperaturanstieg konstant.) (!Sie wird unabhängig von der Temperatur immer null.)

Rückmeldung: Die Sättigungsaufnahmefähigkeit steigt mit der Temperatur; bei gleichem x nimmt daher die relative Feuchte ab.

Welche Größe wird üblich in Gramm Wasserdampf je Kilogramm trockener Luft angegeben? (Der Feuchtegehalt x.) (!Die relative Feuchte.) (!Der totale Druckverlust.) (!Die Strömungsgeschwindigkeit.)

Rückmeldung: x beschreibt die auf trockene Luft bezogene Wasserdampfmasse; die relative Feuchte ist ein Prozentwert.

Wann kann ein Kühlregister die Luft entfeuchten? (Wenn die Luft am Register unter den Taupunkt gekühlt wird.) (!Wenn der Ventilator ausgeschaltet ist und die Temperatur gleich bleibt.) (!Wenn das Kühlregister nur den Druck erhöht.) (!Wenn ausschließlich die Zuluftleitung verlängert wird.)

Rückmeldung: Erst bei ausreichend niedriger Oberflächentemperatur kondensiert Wasserdampf, der sicher abgeführt werden muss.

Welche Aussage trifft auf ein zentrales Luftbehandlungsgerät zu? (Es kann mehrere Zonen über ein gemeinsames Luftleitungsnetz versorgen.) (!Es benötigt niemals Luftleitungen.) (!Es hat grundsätzlich keinen Wartungsbedarf.) (!Es kann keine Wärmerückgewinnung enthalten.)

Rückmeldung: Zentral bedeutet gemeinsame Behandlung; Leitungsführung, Wartungszugang und Schall müssen geplant werden.

Welcher Volumenstrom ergibt sich aus 20 Personen mit einem Übungsansatz von je 36 Kubikmetern pro Stunde? (720 Kubikmeter pro Stunde.) (!56 Kubikmeter pro Stunde.) (!200 Kubikmeter pro Stunde.) (!2000 Kubikmeter pro Stunde.)

Rückmeldung: 20 mal 36 ergibt 720; es handelt sich um einen vereinbarten Übungswert und nicht um einen allgemeinen Normansatz.

Welche Lufttemperatur folgt im Beispiel aus minus fünf Grad Außenluft, zwanzig Grad Abluft und 75 Prozent Temperaturänderungsgrad? (13,75 Grad Celsius nach der Wärmerückgewinnung.) (!20 Grad Celsius nach der Wärmerückgewinnung.) (!Minus 1,25 Grad Celsius nach der Wärmerückgewinnung.) (!75 Grad Celsius nach der Wärmerückgewinnung.)

Rückmeldung: Die WRG hebt die Außenlufttemperatur um drei Viertel der Differenz zwischen Abluft und Außenluft an.

Welcher Rechenschritt ist vor der Ventilatorleistungsberechnung bei Vorgabe des Volumenstroms in Kubikmetern pro Stunde notwendig? (Den Volumenstrom in Kubikmeter pro Sekunde umrechnen.) (!Den Volumenstrom mit 3600 multiplizieren und als Kubikmeter pro Sekunde übernehmen.) (!Den Druckverlust in Grad Celsius angeben.) (!Die Ventilatorwirkungsgradzahl als Prozentwert ohne Umrechnung einsetzen.)

Rückmeldung: Für P gleich Volumenstrom mal Druckverlust durch Wirkungsgrad gilt im SI-System Kubikmeter pro Sekunde.

Was ist bei der Auswahl eines Luftfilters neben der Abscheideleistung besonders wichtig? (Der Druckverlust am vorgesehenen Betriebspunkt und die Wartbarkeit.) (!Allein die Farbe des Filterrahmens.) (!Ausschließlich die Baulänge der Abluftleitung.) (!Nur die kleinste verfügbare Einbauhöhe ohne Datenblatt.)

Rückmeldung: Filterdruckverlust, Abscheidung, Dichtheit und Wartungszugang beeinflussen Funktion und Energiebedarf.

Welcher Plan zeigt die Anschlüsse eines Heizregisters sinnvollerweise? (Ein Funktionsschema mit Vorlauf, Rücklauf, Regelung und Sicherheitseinrichtungen.) (!Eine reine Möblierungsskizze ohne technische Angaben.) (!Eine Liste der Raumfarben ohne Medienbezug.) (!Ein Lüftungsplan ohne Komponentenkennzeichen und Fließrichtung.)

Rückmeldung: Ein überprüfbarer Medienanschlussplan macht die hydraulischen Schnittstellen und Funktionen sichtbar.

Was ist beim Vergleich von WRG-Varianten fachlich geboten? (Auch Leckage, Frostschutz, Druckverlust und Hygiene zu bewerten.) (!Nur den höchsten Prozentwert der Werbebroschüre zu übernehmen.) (!Alle Prüfungen zu Schall und Wartung auszuschließen.) (!Temperaturänderungsgrad mit jährlicher Stromeinsparung gleichzusetzen.)

Rückmeldung: Entscheidend ist die Eignung im konkreten Luft- und Anlagenkonzept, nicht nur ein einzelner Nennwert.

Memory: Begriffe und Funktionen

Taupunkt	Temperaturgrenze für beginnende Kondensation bei gegebener Feuchte
Heizregister	Überträgt Wärme aus einem Heizmedium an Luft
Filterdifferenzdruck	Kenngröße zur Überwachung des Strömungswiderstands eines Filters
Außenluft	Luft, die dem Gebäude von außen zugeführt wird
Fortluft	Luft, die aus der Anlage an die Umgebung abgegeben wird
Wärmerückgewinnung	Überträgt nutzbare Energie der Abluft auf einen anderen Luftstrom
Tropfenabscheider	Reduziert mitgerissene Flüssigkeitströpfchen hinter einem Register

Drag and Drop: Bauteil und Planungszweck

Ordne den Fachbegriff zu.	Planungszweck
Außenluftklappe	Regelt oder sperrt den vorgesehenen Außenluftweg
Temperaturfühler	Liefert einen Messwert für die Temperaturregelung
Schalldämpfer	Vermindert die Übertragung von Strömungs- und Ventilatorgeräuschen
Kondensatablauf	Führt anfallendes Kondenswasser kontrolliert ab
Revisionsöffnung	Ermöglicht Prüfung und Wartungszugang

Kreuzworträtsel: Luftbehandlung

Taupunkt	Wie heißt die Temperatur, ab der eine Abkühlung zur Kondensation führen kann?
Ventilator	Welches Aggregat erzeugt den für den Lufttransport nötigen Druck?
Heizregister	Welche Baugruppe erwärmt den Luftstrom mit einem Heizmedium?
Feuchte	Welcher Sammelbegriff bezeichnet den Wasseranteil der Luft?
Bypass	Wie heißt ein umgehender Strömungsweg an einer Behandlungsstufe?
Filter	Welche Baugruppe scheidet Partikel aus dem Luftstrom ab?

LearningApps: Weitere Zuordnungsübungen

Suche ergänzende Aufgaben zu Luftaufbereitung, Wärmeübertragung und RLT-Anlagen; prüfe ihre fachliche Qualität und Quellen vor der Verwendung.

Lückentext: Planungsablauf

Der von außen entnommene Luftstrom heißt

. Nach der Luftbehandlung wird er als

in den Raum geführt. Der Feuchtegehalt x bezieht sich auf die Masse der

. Bei Unterschreitung des

kann Wasserdampf kondensieren. Ein Filter erzeugt einen zusätzlichen

. Der Energieaustausch aus der Abluft heißt

. Der Wärmeeintrag des Heizmediums erfolgt über ein

. Die elektrische Leistungsabschätzung benötigt den Volumenstrom in Kubikmeter pro

. Die technische Zeichnung markiert die Richtung durch

. Vor einer realen Nutzung muss die Planung von qualifizierten Fachpersonen

werden.

Offene Aufgaben

Leicht

Luftarten: Zeichne die vier Luftarten in einem einfachen RLT-Schema mit Pfeilen. Musterprodukt: vier eindeutig beschriftete Wege; Kriterium: Außenluft und Fortluft nicht vertauscht.
Luftfeuchtigkeit: Erkläre an zwei Zuständen, weshalb Erwärmen bei gleichem x die relative Feuchte verringert. Musterprodukt: kurze fachliche Erklärung mit Skizze; Kriterium: x und φ korrekt unterschieden.
Luftfilter: Vergleiche zwei schematische Filter-Datenblätter hinsichtlich Abscheidung, Anfangsdruckverlust und Wartungsfläche. Musterprodukt: Dreispaltentabelle; Kriterium: keine Verwechslung alter und neuer Filterklassen.
Lüftungsanlage: Beschrifte zehn Komponenten einer zentralen RLT-Skizze und vermerke, welche regelmäßig zugänglich sein müssen. Musterprodukt: Legende; Kriterium: technische Funktion und Wartung erkennbar.

Standard

Luftvolumenstrom: Berechne den Übungsluftstrom für 15 Personen bei fiktiv 40 m³/h je Person. Musterprodukt: Rechenblatt mit 600 m³/h beziehungsweise 0,167 m³/s; Kriterium: Einheiten und Annahme genannt.
Wärmerückgewinnung: Bestimme bei Außenluft 0 °C, Abluft 22 °C und ηₜ = 0,70 die Temperatur nach WRG. Musterprodukt: Diagrammpunkt und 15,4 °C; Kriterium: richtige Formel und Ergebnis.
Wärmebedarf: Ermittle für 600 m³/h eine Nacherwärmung von 15 auf 19 °C mit der Übungsfaustzahl. Musterprodukt: 0,34 × 600 × 4 = 816 W; Kriterium: sensible Last und Grenzen erwähnt.
Raumlufttechnik: Vergleiche ein zentrales und zwei dezentrale Konzepte für zwei kleine Besprechungsräume. Musterprodukt: Nutzwertmatrix zu Raum, Schall, Wartung und Leitungen; Kriterium: Begründung aus Projektdaten statt Behauptung.

Schwer

Ventilator: Führe für 1.080 m³/h, 600 Pa und η = 0,60 eine elektrische Leistungsabschätzung durch und diskutiere zwei Fehlerursachen. Musterprodukt: 0,300 m³/s und 300 W je betrachteter Strecke; Kriterium: Kennlinie und Filterdruckverlust genannt.
Mollier-h-x-Diagramm: Skizziere eine Kühlung mit Entfeuchtung und beschreibe, welche Größen für die Registerauslegung zusätzlich zu t nötig sind. Musterprodukt: Zustandslinie mit sinkendem x und Hinweis auf h/Kondensat; Kriterium: Taupunktbezug korrekt.
CAD: Erstelle für den Modellfall ein prüfbares Anlagen- und Anschlussschema samt Register, WRG, Messstellen und einer Liste offener Datenblätter. Musterprodukt: PDF aus CAD mit Legende und Liste; Kriterium: eindeutige Schnittstellen und Prüfstatus.
Energieeffizienz: Entwickle einen Variantenvergleich für zentrale und dezentrale Luftbehandlung mit einem Winter- und Sommerfall einschließlich WRG, Ventilatorstrom, Schall und Wartung. Musterprodukt: begründete Entscheidungsvorlage; Kriterium: keine Jahresenergiebehauptung aus einzelnen Auslegungspunkten.

Lösungshinweise und fachliche Kriterien zu allen zwölf Aufgaben

Aufgabe	Erwarteter fachlicher Kern	Prüfbarkeit
L1	Außenluft, Zuluft, Abluft, Fortluft korrekt	Pfeile und Legende vollständig
L2	x konstant, φ sinkt bei Erwärmung	kein Gleichsetzen von x und φ
L3	Abscheidung, Druckverlust und Zugang	Klassifizierung nach zugehörigem Datenblatt
L4	Klappe, Filter, WRG, Register, Ventilator, Schalldämpfer, Sensoren und Anschlüsse	Position und Funktion nachvollziehbar
S1	15 mal 40 = 600 m³/h = 0,1667 m³/s	Umrechnung durch 3600
S2	0 + 0,70 mal 22 = 15,4 °C	Bezug auf Außen- und Abluft
S3	816 W = 0,816 kW	4 K Temperaturdifferenz
S4	Matrix zu Bedarf, Aufstellung, Energie, Schall und Wartung	Vor- und Nachteile kontextgebunden
H1	1080/3600 = 0,300 m³/s; 0,300 mal 600/0,60 = 300 W	Wirkungsgrad als Dezimalwert
H2	Taupunktunterschreitung, x sinkt, h-Bilanz und Kondensat	Zeichnung und Prozessbeschreibung deckungsgleich
H3	beide Luftwege, Gerätekennzeichen, Wasser-/Elektroschnittstellen, Prüfvermerke	Plan revisionsfähig und lesbar
H4	Vergleich aus mehreren Betriebsfällen, keine unbewiesene Pauschale	Entscheidungen und Grenzen dokumentiert

Lernkontrolle

Luftzustand: Eine Projektskizze behauptet, erwärmte Luft müsse automatisch mehr Wasserdampf enthalten. Widerlege das mit x, φ und einer nachvollziehbaren Zustandsänderung. Erwartet: x bleibt beim reinen Heizen konstant, φ sinkt.
Wärmerückgewinnung: Ein Angebot nennt 85 % WRG ohne Angaben zu Messbedingungen, Leckage und Frostschutz. Benenne mindestens vier notwendige Rückfragen und erkläre, warum ein Einzelwert nicht genügt. Erwartet: Betriebspunkt, Stoffübertragung, Druckverlust und Schutzkonzept.
Heizregister: Für 900 m³/h und 6 K Temperaturhub sind sensible Registerleistung und geeignete zusätzliche Daten für eine reale Auswahl zu nennen. Muster: 0,34 × 900 × 6 = 1.836 W; Heizmedium und Betriebsbedingungen ergänzen.
Druckverlust: Erkläre, weshalb ein verschmutzter Filter eine Ventilatorauswahl verändern kann und welches Diagramm bzw. Datenblatt du dafür benötigst. Erwartet: höherer Widerstand, veränderter Betriebspunkt, Kennlinie.
Kondensat: Skizziere den Kühl-Entfeuchtungspfad und beschreibe die hygienisch relevanten Schnittstellen. Erwartet: Taupunkt, Entwässerung, Reinigung, Tropfenabscheider und Dämmung.
Anlagenschema: Prüfe einen fiktiven Plan ohne Fließpfeile, Revisionsflächen und Frostschutzfühler. Begründe drei Mängel und die nötigen Nacharbeiten. Erwartet: eindeutige Medien, Wartbarkeit, Sicherheitsfunktion.

Selbstprüfung: 0 Punkte = nicht erkennbar, 1 Punkt = teilweise fachlich richtig, 2 Punkte = fachlich richtig und begründet je Lernkontrolle; 12 Punkte maximal. Verlange bei Rechenaufgaben die Einheit, den Ansatz und eine Plausibilitätsprüfung. Das Raster ist eine Kursbewertung und keine amtliche Prüfungsnote.

Lernnachweis

Du dokumentierst die fachliche Kompetenz mit (1) einer Anforderungsanalyse, (2) einer Luftzustandsskizze mit definierten Ausgangs- und Zielpunkten, (3) einer gegliederten Berechnungstabelle zu Volumenstrom, Heizleistung, WRG, Druckverlust und gegebenenfalls Feuchte, (4) einem schematischen zentralen oder dezentralen Anlagenentwurf mit eindeutig beschrifteten Luftarten und Anschlüssen, (5) einem Geräteauswahlvergleich, (6) einem Prüfprotokoll für Annahmen, Risiken und fehlende Freigaben sowie (7) einer kurzen mündlichen Begründung. Der Modellfall aus Kapitel 6 ist ein mögliches Musterarbeitsprodukt. Selbst-, Partner- und Lehrkraftfeedback erfolgen anhand des 20-Punkte-Rasters; Rechenfehler werden begründet verbessert. Transfer: Du passt den Entwurf an eine geänderte Nutzung und eine neue Außentemperatur an, ohne die alte Bauteilwahl unkritisch zu übernehmen.

OER und Wikipedia

Verifizierte Fachgrundlagen und Ausbildungsbezug: KMK-Rahmenlehrplan Technischer Systemplaner, Lernfeld 12 VAT, S. 22; BIBB-Berufsprofil VAT; Ausbildungsordnung, aktuelle konsolidierte Fassung; Lufttechnik; Wärmerückgewinnung; Luftfilter; Mollier-h-x-Diagramm. Wikipedia ist eine ergänzende Einstiegsquelle und ersetzt keine technischen Normen oder Produktunterlagen. Fachliche Beispiele und Rechenansätze dieses Kurses sind eigens erstellt und enthalten keine Originalprüfungsaufgaben.

Geprüfte frei lizenzierte Bildmedien mit Herkunft und Lizenznachweis: Die nachstehenden Links führen jeweils zur konkreten Commons-Dateiseite; die Dateinamen sind die im Kurs verwendeten. Für Nachnutzung gelten die dort angegebenen Lizenzen.

Datei	Quelle	Urheber	Lizenz / Rechte
File:Air handling unit.JPG	Commons-Dateiseite	P199	Public Domain, laut Dateiseite
File:Psychrometric chart.png	Commons-Dateiseite	ArthurOgawa	Public Domain, laut Dateiseite
File:Processes on the Psychrometric chart.png	Commons-Dateiseite	IanVG	CC0 1.0, laut Dateiseite
File:Taschenfilter Fein.jpg	Commons-Dateiseite	Volzfilters	CC BY-SA 3.0, laut Dateiseite; Namensnennung und Lizenzbedingungen beachten
File:Heat exchanger.svg	Commons-Dateiseite	Jlfd, Bearbeitung einer früheren Datei	CC0 1.0, laut Dateiseite
File:Plate heat exchanger.svg	Commons-Dateiseite	Snipre	Public Domain, laut Dateiseite

Fachvideos (eingebettet, urheberrechtlich nicht pauschal OER): HVAC TV: How To Read A Psychrometric Chart und The Engineering Mindset: How Air Handling Units work. Beide Videos wurden als öffentlich erreichbare YouTube-Quellen ermittelt; sie sind englischsprachig, eingebettet und nicht zur freien Weiterverarbeitung freigegeben. Diagramme, Berechnungen und Quellennachweise bleiben unabhängig vom Video nutzbar.

Wikipedia-Überblick zur Raumlufttechnik: Lufttechnik, deutsch; Abschnitt Raumlufttechnik. Der eingebettete Artikel ist dynamisch und muss bei wichtigen Normfragen gegen Primärquellen geprüft werden.

Verknüpfte Lernbereiche

Berufsportal: Ausbildung – Technischer Systemplaner

Passende Kursanschlüsse: Gebäudetechnische Anlagen planen; Luftverteilungsanlagen planen; Energiezentralen planen. Die Zielseiten dieser internen Querverweise sind beim Einsatz im Wiki auf ihre Existenz zu prüfen; es werden keine veröffentlichten Kurse behauptet, die nicht über den jeweiligen Link erreichbar sind.