Neue Features für die Großküchenlüftung

Funktionsspektrum erweitert

Die Lüftung von Großküchen ist eine spezielle TGA-Nische. Hier gilt es, aerogene Schadstoffe aus dem Kochwrasen zu beseitigen. Dazu zählen mikrofeine Öltröpfchen, Fettsäuren und Triglyceride. Das erfordert eine besondere Abscheidetechnik. Die jüngsten Entwicklungen stellen wir im folgenden Beitrag vor.

Induktions-Abzugshauben für die Entlüftung einer Spülküche Für die Entlüftung der Spülküche im Schulungsgebäude von Meiko wurden vier Induktions-Abzugshauben der neuesten Generation von Reven ausgewählt. Die Edelstahl-Hauben haben eine Luftleistung von je 2.000 m3/h.
Quelle: Reven

Für die Entlüftung der Spülküche im Schulungsgebäude von Meiko wurden vier Induktions-Abzugshauben der neuesten Generation von Reven ausgewählt. Die Edelstahl-Hauben haben eine Luftleistung von je 2.000 m3/h.
Quelle: Reven
Die luftgetragenen Aerosole im Kochwrasen weisen ein typisches PM10-Partikelspektrum* auf. Im Klartext: Sie bestehen vorwiegend aus Aerosolen mit einem Durchmesser von maximal 10 µm. Nach unten reicht das Spektrum bis zu gasförmigen Verbindungen mit einem Durchmesser von weit unter 1 µm. Sie zu erfassen und herauszufiltern, ist die wichtigste Aufgabe einer Großküchenlüftung, unterstreicht die Euronorm DIN EN 16282. Darin steht wörtlich: Die Lüftungsanlage muss in der Lage sein, Gerüche, Fettbestandteile und gasförmige Produkte von der Abluft zu trennen. Also auch verdampfte Flüssigkeiten im genannten Größenbereich.

Viele TGA-Fachleute und Küchenplaner unterliegen dem Irrtum, dass die Partikel stets der ­Luftströmung in der Abzugshaube folgen. Ergo sollte eine hinreichend dimensionierte Saugleistung für die vollständige Erfassung der Schadstoffe genügen. Wissenschaftliche Untersuchungen haben indes enthüllt, dass die Kochdämpfe im PM10-Bereich mitunter ganz andere Strömungsbahnen als die Luft aufweisen – ebenso die kleinen Aerosole oder Gase, die kaum eine Masse haben. Was bedeutet das für den Praktiker?

Saugen allein genügt nicht

Abbildung, wie der Luftstrom in der traditionellen Abzugshaube fließt Abbildung 1: Luftstrom in der traditionellen Abzugshaube
Quelle: Reven

Abbildung 1: Luftstrom in der traditionellen Abzugshaube
Quelle: Reven
Um eine effektive Erfassung der Kochdämpfe sicherzustellen, bedarf es einer strömungstechnisch optimierten Ablufthaube. Das einfache Absaugen der Luft über dem Herdblock genügt nicht, stellte der schwäbische Haubenproduzent Rentschler Reven fest. Mit einer aufwendigen Messtechnik, wie sie beispielsweise in der Reinraumtechnik eingesetzt wird, haben Reven-Ingenieure herausgefunden, dass durch reines Absaugen keineswegs alle Partikel erfasst werden. Zum Vergleich: Auch ein Staubsauger arbeitet nur effektiv, wenn die Düse auf dem Teppich aufliegt. Hebt man die Düse nur einige Zentimeter ab, bleiben die Krümel auf dem Boden. So beschränkt sich bei der Küchenlüftung der Absaugeffekt auf eine Entfernung von ca. 30 cm vom Abscheider (Abbildung 1). Ein beträchtlicher Teil der Fettaerosole bildet im toten Winkel der Haube eine rotierende Walze und fließt nicht über die Filter bzw. Fettabscheider ab. Ein anderer Teil strömt ungefiltert in die Küche zurück. Dagegen hilft auch kein höherer Überstand und kein tieferes Abhängen der Abzugshaube, wie es die erwähnte Euronorm empfiehlt.

Abbildung vom Strömungsverlauf in einer Induktionshaube Abbildung 2: Strömungsverlauf in einer Induktionshaube
Quelle: Reven

Abbildung 2: Strömungsverlauf in einer Induktionshaube
Quelle: Reven
Die effiziente Erfassung aller Aerosole gelingt nur mit einem strömungstechnischen Trick – der Induktionsströmung. Ihr charakteristisches Merkmal: Die zur Lufterneuerung in die Küche strömende Außenluft teilt sich in einen Primär- und einen Sekundärluftstrom. Nur die Primärluft (ca. 70 bis 80 %) durchströmt den Arbeitsbereich der Kochbrigade. Die Sekundärluft wird im oberen Haubenteil durch Schlitzdüsen waagrecht direkt zu den Absaugöffnungen geblasen – ohne Umweg durch die Küche (Abbildung 2). Dadurch wird der Kochwrasen von unten angezogen (induziert). Der Sekundärstrom unterstützt also den von unten angesaugten Thermik-Luftstrom. Die sonst im toten Winkel verbleibenden Partikel werden mitgerissen. Auf diese Weise wird das gesamte Partikelspektrum beseitigt. Der erwünschte Effekt kommt also durch Saugen und Blasen zustande. Dagegen erfasst die nur saugende Küchenhaube die Schadstoffe nur unvollständig, bestenfalls zu 80 %.

Beim Induktionsverfahren müssen Primär- und Sekundär-Luftstrom freilich aufeinander abgestimmt sein, sonst klappt die hundertprozentige Schadstofferfassung nicht. Das richtige Verhältnis der Luftströme wird hauptsächlich durch die Form der Schlitzdüse bestimmt, durch welche die Sekundärluft eingeblasen wird. Mit Hilfe moderner Simulationsverfahren wie das CFD-System hat Reven die Induktionsdüse und die Haubengeometrie so verfeinert, dass ein optimales Zusammenspiel beider Luftströme zustande kommt. Und dass der Effekt auch bei gedrosseltem Lüftungsbetrieb erhalten bleibt. Für die optimierte Induktionsdüse erhielt Reven ein weltweit gültiges Patent.

Großküche mit Lüftungsdecken Induktionsdecke mit Schlitzauslass (rechts)
Quelle: Reven

Induktionsdecke mit Schlitzauslass (rechts)
Quelle: Reven
Außer dem vollständigen Erfassen der Schadstoffe – dem sog. Capturing – hat die Induktionstechnik einen weiteren Vorteil: Sie reduziert den Energieverbrauch für die Lüftung um ca. 20 %. Wie kommt das zustande? Die Temperatur des Stützstrahles liegt mit etwa 20 bis 25 °C deutlich unter der Wrasentemperatur, die bis zu 100 °C betragen kann. Folglich findet die Kondensation der Kochdämpfe im Abscheider statt und nicht erst im Abluftkanal. Mittlerweile bietet Reven die Induktionstechnik auch für Lüftungs­decken an.

Amerikanischen TGA-Experten sind die Zusammenhänge schon seit vielen Jahren bekannt und in US-amerikanischen Großküchen sind zigtausende von Induktions-Abzugshauben in Betrieb. In einfacher Ausführung arbeiten sie mit schlechtem Wirkungsgrad. So wie viele andere TGA-Einrichtungen, die den hohen deutschen Ansprüchen nicht genügen. Daher fand die Induktionstechnik in Europa bisher wenig Resonanz. Mittlerweile hat das Verfahren einen hohen Entwicklungsstand erreicht und in zahlreichen Objekten Eingang gefunden.

Verbesserte Lufthygiene durch Induktionsprinzip und Fettabscheider

Das vollständige Capturing und das Induktionsverfahren an sich sind freilich nur im Zusammenspiel mit hochwirksamen Fettabscheidern effektiv. Denn was nützt die zuverlässige Erfassung aller Schadstoffe, wenn diese anschließend nicht nahezu restlos abgeschieden werden? Reven verwendet deshalb in den Induktionshauben und -decken strömungsoptimierte „X-Cyclone“-Fettabscheider. Mit Hilfe der erwähnten CFD-Simulation entstand ein neues Abscheideprofil mit „Pfeilkonturen“. Die Abscheideleistung erreicht mit diesem Profil bei den kritischen Kleinstpartikeln einen neuen Bestwert von 99,9 %. Ein besonderes Merkmal der neuen Abscheidelamellen ist die geriffelte Oberfläche. Sie senkt den Luftwiderstand und die Strömungsgeräusche. Ferner verhindert die Riffelung, dass der Luftstrom feine Aerosole mit in den Abluftkanal reißt und an den kalten Kanalwänden ein Fettkondensat aufbaut. Die bisherige Annahme, dass eine hochglanzpolierte Oberfläche das Abperlen der Aerosole begünstigt, hat sich als Trugschluss erwiesen. Die „X-Cyclone“-Fettabscheider arbeiten rein mechanisch und sind flammendurchschlagsfest.

Die geriffelten Abscheidelamellen vom ?X-Cyclone?-Fettabscheider Geriffelte X-Cyclone-Abscheidelamellen
Quelle: Reven

Geriffelte X-Cyclone-Abscheidelamellen
Quelle: Reven
Induktionsprinzip und „X-Cyclone“-Abscheider verbessern die Lufthygiene in der Küche und die thermische Behaglichkeit für die Kochbrigade – und die Energiebilanz. Hinzu kommt ein weiterer ökonomischer Vorteil, welcher der modernen Sensortechnik geschuldet ist: die wrasenabhängige Luftmengenregelung. Die Küche ist in Kochzonen eingeteilt, die lufttechnisch separat behandelt werden. Kalibrierte Feuchte- und Wärmesensoren messen die örtliche Wrasendichte und steuern selbsttätig die Ventilator-Drehzahl und die Luftklappe für die jeweilige Zone. Das spart zusätzlich Energie und vermeidet unerwünschte Zugerscheinungen. Selbstredend, dass die Induktionshauben und -decken mit digitalen Schnittstellen für die Anbindung an eine Gebäudeleittechnik ausgestattet sind. Damit sind sie für die smarte Küche 4.0 vorbereitet.

 

*Unter PM (Particulate Matter) versteht man feste und flüssige Schwebstoffe folgender Größe:

PM 10 Teilchen mit max.10 µm Durchmesser

PM 2,5 Teilchen mit max. 2,5 µm Durchmesser

PM 0,1 Teilchen mit max. 0,1 µm Durchmesser

Zum Vergleich: Ein menschliches Haar ist durchschnittlich 70 µm dick.

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