Was ist Volumenstrom?

Der Volumenstrom beschreibt, welche Luftmenge innerhalb einer bestimmten Zeit durch ein Rohr, einen Kanal oder eine Öffnung strömt. In der Lüftungstechnik wird er meist in Kubikmetern pro Stunde (m³/h) angegeben. Er gehört zu den wichtigsten Größen bei der Auslegung von Lüftungsanlagen, Rohrleitungen, Ventilatoren und Luftdurchlässen.

Was bedeutet Volumenstrom?

Der Volumenstrom gibt an, welches Luftvolumen pro Zeiteinheit transportiert wird.

Ein Volumenstrom von beispielsweise 300 m³/h bedeutet, dass innerhalb einer Stunde insgesamt 300 Kubikmeter Luft durch den betrachteten Querschnitt strömen.

In der Lüftungstechnik wird hauptsächlich die Einheit

m³/h – Kubikmeter pro Stunde

verwendet.

Weitere gebräuchliche Einheiten sind beispielsweise m³/s oder l/s.

Dabei gilt:

1 m³/s = 3.600 m³/h

und

1 l/s = 3,6 m³/h

Warum ist der Volumenstrom wichtig?

Nahezu jede Lüftungsanlage wird für einen bestimmten erforderlichen Luftaustausch ausgelegt. Der benötigte Volumenstrom beeinflusst unter anderem:

• den Durchmesser von Lüftungsrohren
• die Größe von Lüftungskanälen
• die Auswahl des Ventilators
• die Größe von Wetterschutzgittern und Luftdurchlässen
• den Druckverlust einer Anlage
• die Luftgeschwindigkeit
• die Geräuschentwicklung

Ein zu kleiner Rohrquerschnitt führt bei gleichem Volumenstrom zu einer höheren Luftgeschwindigkeit. Dadurch können Druckverluste und Strömungsgeräusche deutlich zunehmen.

Volumenstrom und Luftgeschwindigkeit

Volumenstrom, Rohrquerschnitt und Luftgeschwindigkeit stehen unmittelbar miteinander in Verbindung.

Die grundlegende Formel lautet:

Q = A × v

Dabei steht:

Q = Volumenstrom in m³/s
A = freie Querschnittsfläche in m²
v = Luftgeschwindigkeit in m/s

Soll der Volumenstrom in m³/h angegeben werden, lautet die Formel:

Q = A × v × 3.600

Beispiel

Durch ein Lüftungsrohr mit einem Innendurchmesser von ungefähr 200 mm soll die Luft mit 2 m/s strömen.

Die Querschnittsfläche beträgt:

A = π × 0,1² ≈ 0,0314 m²

Damit ergibt sich:

0,0314 × 2 × 3.600 ≈ 226 m³/h

Bei einer Luftgeschwindigkeit von 2 m/s können durch einen freien Querschnitt von DN 200 somit theoretisch etwa 226 m³/h transportiert werden.

In einer realen Lüftungsanlage müssen zusätzlich Druckverluste durch Rohre, Bögen, Filter, Klappen und Gitter berücksichtigt werden.

Mehr Volumenstrom bedeutet höhere Luftgeschwindigkeit

Bleibt der Rohrdurchmesser unverändert und wird der Volumenstrom erhöht, steigt zwangsläufig auch die Luftgeschwindigkeit.

Bei einem DN-200-Rohr ergibt sich näherungsweise:

Das zeigt, warum der Rohrdurchmesser nicht unabhängig vom gewünschten Volumenstrom ausgewählt werden sollte.

Volumenstrom ist nicht gleich Ventilatorleistung

Ein häufiger Irrtum besteht darin, den angegebenen maximalen Volumenstrom eines Ventilators als tatsächlich verfügbaren Volumenstrom einer Anlage anzusehen.

Ein Ventilator kann beispielsweise mit 500 m³/h angegeben sein. Dieser Wert wird häufig bei sehr geringem oder keinem externen Widerstand ermittelt.

In einer realen Anlage entstehen jedoch Widerstände durch beispielsweise:

• Rohrleitungen
• Bögen und Abzweige
• Filter
• Rückschlagklappen
• Schalldämpfer
• Wetterschutzgitter

Mit zunehmendem Druckverlust sinkt der tatsächlich erreichbare Volumenstrom eines Ventilators. Für eine genaue Auslegung muss deshalb die Ventilatorkennlinie zusammen mit dem Druckverlust der Anlage betrachtet werden.

Auch Gitter und Filter beeinflussen den Volumenstrom

Nicht nur der Rohrdurchmesser ist entscheidend. Ein Wetterschutzgitter mit Anschluss DN 200 besitzt beispielsweise nicht automatisch die gleiche freie Fläche wie ein DN-200-Rohr.

Lamellen, Schutzgitter oder Fliegengitter reduzieren den freien Querschnitt. Dadurch steigt lokal die Luftgeschwindigkeit und damit auch der Druckverlust.

Ähnliches gilt für Filter: Je dichter oder stärker verschmutzt ein Filter ist, desto größer wird sein Widerstand gegenüber dem Luftstrom.

Deshalb sollten Komponenten einer Lüftungsanlage immer anhand des gewünschten Volumenstroms und nicht ausschließlich anhand ihrer Anschlussgröße ausgewählt werden.

Wie viel Volumenstrom wird benötigt?

Der notwendige Volumenstrom hängt von der jeweiligen Anwendung ab. Entscheidend können beispielsweise sein:

• Größe und Nutzung eines Raumes
• Anzahl der Personen
• erforderlicher Luftwechsel
• entstehende Feuchtigkeit
• Geruchs- oder Schadstoffbelastung
• Vorgaben einer Lüftungsanlage oder eines Gerätes

Ein Badezimmer benötigt beispielsweise einen anderen Luftaustausch als eine große Werkstatt, ein Keller oder eine zentrale Wohnraumlüftung.

Volumenstrom einfach zusammengefasst

Der Volumenstrom beschreibt, wie viel Luft innerhalb einer bestimmten Zeit transportiert wird.

In der Lüftungstechnik ist er eine zentrale Grundlage für die richtige Dimensionierung von Rohren, Ventilatoren, Gittern, Filtern und weiteren Komponenten.

Dabei gilt grundsätzlich:

Je größer der gewünschte Volumenstrom, desto größer sollte in der Regel auch der verfügbare Luftquerschnitt sein.

Ein ausreichend dimensionierter Querschnitt hilft dabei, Luftgeschwindigkeit, Druckverlust und Geräuschentwicklung in einem sinnvollen Bereich zu halten.