Luft-Volumenstrom

Luftmeister-Messmethode für Klimaluft

Den Luft-Volumenstrom in Luftkanälen präzise zu erfassen, zählte lange Zeit zu den ungelösten Herausforderungen. Während eine ungefähre Messung in langen, runden Luftkanälen noch gelingt, zeigen sich in der Praxis in den meisten Anwendungen schwerwiegende Problemstellungen. Kurze Einlaufstrecken nach Krümmern bzw. rechteckige Kanalformen führen zu stark asymmetrischen Strömungsverteilungen. Die sehr niedrigen Strömungen, etwa in Außenluftkanälen, sind mit Standardsensoren nicht erfassbar. Und wie soll mit belasteter Luft (Ölnebel, Lösemittel, saure oder alkalische Luft etc.) umgegangen werden?

Luftmeister hat für all diese Herausforderungen innovative Lösungen entwickelt und in mehr als 2.000 Messstellen in der zehnjährigen Firmengeschichte bewiesen. Gemeinsam haben diese Lösungen, dass die patentgeschützten Luftmeister-Sonden eingesetzt werden. Dank einer „offenen Rinne“ erfassen sie alle Strömungsvektoren entlang der Sonde, anstatt nur punktuell zu messen. Eine Auswahl dieser Sonden wird in den Kanal eingebracht, symmetrisch verschlaucht und dann mit einer (ebenfalls patentgeschützten) Methode kalibriert. Hierbei gilt es, die Strömungs- und Dichteverteilung über den Querschnitt zu erfassen und somit den Ist-Zustand sauber abzubilden.

Warum all dieser Aufwand? Ein Beispiel: Wenn man die typische Verschwendung (15-prozentige Überdimensionierung) an Volumenstrom in den Griff bekommen möchte, bringt es wenig, wenn schon die Messlösung mit 10 oder gar 20 Prozent Messungenauigkeit aufwartet – und das ist leider ebenso Normalität wie die Situation, dass auf eine Messung gleich ganz verzichtet wird. Die Lösung heißt „Luftmeister“!

Luftmeister-Messmethode für Prozessluft

Luft ist ein zentrales Medium in vielen industriellen Prozessen, wenn es darum geht, Wärme zu transportieren, eine Trocknung herbeizuführen, Schadstoffe abzuführen, Verbrennungs-Sauerstoff einzubringen etc. Vielfach werden dabei große Luftmengen bewegt, teils treten hohe Temperaturen auf, manchmal ist eine Luftbelastung zu verzeichnen… Um diese Medienströme optimal einzusetzen, gilt es immer, Mindestmengen zu überwachen, aber auch eine Verschwendung zu vermeiden. Die Luftleitungsführung bringt in der Praxis einige Herausforderungen mit sich, so dass eine Erfassung des Durchflusses (Norm-Volumenstrom, Massenstrom) oder des Wärmestroms nicht trivial ist. Luftmeister hat diese Messaufgabe gelöst. Dabei werden zum einen patentgeschützte Sonden eingesetzt, die über ihre ganze Sondenlänge die Strömungsvektoren „einfangen“ (offene Rinne), zum anderen wird über die ganze Querschnittsfläche der Rohrleitung das Strömungs- und Dichtefeld aufgenommen, um auf Basis des Ist-Zustands zu kalibrieren. Dabei liegen Sondenlösungen vor, die in aggressiver Luft oder bei über 1.000 °C einsetzbar sind, während andere Lösungen über gezielte Sondenfreiblasung eine hohe Robustheit gegenüber Staubbelastung aufweisen. Und natürlich benötigen Außeninstallationen ein anderes Augenmerk als Inneninstallationen. Luftmeister stattet jede Messstelle passend aus, nicht nach einem vorgegebenen Standard.

Luftmeister-Messmethode für Rauchgas

Die meisten Industrieunternehmen betreiben zahlreiche Brenner, die Rauchgas emittieren. Sehr häufig bestehen dabei noch Temperaturreserven, d.h. aus dem Rauchgas könnte Abwärme ausgekoppelt werden, ohne dass zum Beispiel Kondensationsgrenzen erreicht werden. Wie aber sollte ein Rauchgas-Wärmetauscher dimensioniert werden? Geht man nun mit Messungen so vor, als würde es sich um das Medium Luft handeln, kann man zusätzliche Messfehler von bis zu 15% erhalten. Das liegt daran, dass die Dichte und die Enthalpie (Wärmedichte) von Luft und Rauchgas unterschiedlich berechnet werden und sich stark unterscheiden.

Luftmeister hat dies mit einer pragmatischen Lösung beantwortet. Immer liegen aus Emissionsmessungen die Rauchgas-Parameter vor. Diese werden als Parameter im Luftenergiezähler eingegeben, der daraufhin „rauchgasgerecht“ Dichte, Enthalpie und thermische Leistung ermittelt und ausgibt.

Luftmeister-Doppelschwert-Messstrecken

In manchen Anwendungen werden höchste Genauigkeiten gefordert. So müssen etwa die eichzugelassenen Messstrecken, mit denen eine verbrauchsbasierte Lüftungskostenabrechnung umgesetzt wird, in einem breiten Strömungsbereich von 1 bis 10 m/s hochgenau den Durchfluss (und den Wärmestrom) erfassen. Basis dieser Luftmeister-Entwicklung sind die patentgeschützten Sonden mit „offener Rinne“, welche die Strömungsvektoren über die ganze Sondenlänge erfassen. Diese werden bei den Doppelschwert-Messstrecken über Kreuz angeordnet und jeweils beidseits abgegriffen. Dadurch wird jeder Quadrant der Querschnittsfläche gleichstark berücksichtigt – ganz entscheidend, um auch bei asymmetrischer Strömungsverteilung präzise zu erfassen. Jede dieser Messstrecke wird zudem im hochkarätigen Luftmeistre-Volumenstrom-Kalibrierlabor optimal justiert. Die somit entstehende optimale Präzision wird nicht nur in den o.g. Verbrauchsabrechnungs-Anwendungen eingesetzt. Auch in Reinräumen, wo es einen großen Kostenunterschied macht, ob z.B. der erforderliche 10-fache Luftwechsel oder ein 11-facher / 12-facher etc. gefahren wird, rechnen sich diese High-End-Volumenstrom-Messgeräte in kurzer Zeit.

Luftmeister-Volumenstrom-Kalibrierlabor

Ein Kalibrierlabor dient der Genauigkeitsüberprüfung von Messlösungen sowie der optimalen Justierung, um ein Maximum an Genauigkeit „herauszuholen“. Bei der Messgröße „Luft-Volumenstrom“ ist es sehr aufwändig, ein solches Labor aufzubauen und zu betreiben, insbesondere wenn sehr kleine, mittlere und sehr große Volumenströme erzeugt und mit hochpräzisen Referenzmesslösungen überprüft werden sollen.

Luftmeister hat dies umgesetzt und einen hochkarätigen Luft-Volumenstrom-Kalibrierstand aufgebaut, der von 25 m3/h bis 36.000 m3/h mit einer Gesamt-Messunsicherheit (k=2) von weniger als 1% überzeugt. Dieses Kalibrierlabor wird von der Physikalisch Technischen Bundesanstalt (PTB) sowie den Eichbehörden zertifiziert und jährlich reauditiert – eine der Maßnahmen, welche die Eichzulassung von Luftmeister aufrechterhält.

Kundenspezifische, laborkalibrierte Messstrecken

Das hauseigene Kalibrierlabor für den Luft-Volumenstrom ermöglicht es Luftmeister, (fast) beliebige kundenspezifische Bauformen an Messstrecken präzise zu justieren. Dabei sind runde und rechteckige Querschnittsmaße möglich, auch mit über 3 Metern Umfangsmaß. Je nach Erfordernissen können nun Sensorlösungen vorgesehen werden, die wahlweise für sehr hohe, mittlere oder auch sehr kleine Strömungen optimiert sind, die z.B. für eine Dichtekompensation bereits mit Temperatur-, Feuchte- und Absolutdrucksensorik ausgestattet sind und die Wunsch-Messgröße direkt ausgeben – vom „einfachen“ Volumenstrom über den Norm-Volumenstrom, Massenstrom hin zum Wärmestrom. Eine kundenspezifische Auswahl an Kommunikationsschnittstellen, vom Modbus-RTU über M-Bus zu (bis zu 11) Analogausgängen… vieles ist möglich!