Quelllüftung und Mischlüftung (Luftführungsprinzipien)

Was unterscheidet Quelllüftung von Mischlüftung — und warum ist die Quelllüftung im Kinoraum die leisere Lösung?

Mischlüftung und Quelllüftung sind die beiden Grundprinzipien der Luftführung im Raum. Die Mischlüftung bringt die Zuluft mit hoher Geschwindigkeit ein und durchmischt damit die ganze Raumluft; die Quelllüftung lässt sie langsam im unteren Raumbereich einströmen und überlässt den Transport nach oben dem Auftrieb an den Wärmequellen, mit der Abluft unter der Decke.

Es gibt zwei Arten, frische Luft in einen Raum zu bekommen. Die eine pustet sie kräftig hinein, sodass sich alles im Raum vermischt — so arbeiten die meisten Klimaanlagen und Lüftungsgitter, die Du kennst. Die andere lässt sie unten ganz sanft einlaufen, fast wie Wasser, das sich über den Boden ausbreitet. Von dort steigt sie an allem auf, was warm ist: an Dir, an den anderen Gästen, am Projektor. Oben wird sie abgesaugt. Diese zweite Art ist im Kino die bessere, weil sie ohne Schwung auskommt — und alles, was sich schnell bewegt, macht Geräusch.

Ausführliche Erklärung

Beide Prinzipien lösen dieselbe Aufgabe mit verschiedenen Antrieben. Bei der Mischlüftung kommt die Energie aus dem Luftdurchlass: Der Strahl verlässt ihn mit mehreren Metern je Sekunde, reißt Raumluft mit — Fachleute nennen das Induktion — und erzeugt eine Walzenströmung, die den ganzen Raum umwälzt. Das Ergebnis ist ein durchmischter Raum, in dem Temperatur und Kohlendioxidgehalt überall ungefähr gleich sind und die Abluft dieselbe Qualität hat wie die Luft an jedem Sitzplatz.

Bei der Quelllüftung kommt die Energie aus dem Raum selbst. Die Zuluft strömt mit wenigen Zehnteln eines Meters je Sekunde und leicht untertemperiert aus einem großflächigen Durchlass im unteren Bereich, sinkt zu Boden und breitet sich dort als flache Schicht aus. An jeder Wärmequelle bildet sich eine aufsteigende Fahne — über einem sitzenden Menschen ebenso wie über einer Endstufe —, die diese Luft nach oben mitnimmt. Unter der Decke sammelt sich die verbrauchte, warme Luft, und dort wird sie abgenommen.

Der Unterschied hat eine Folge, die über die Akustik hinausgeht: In einem quellgelüfteten Raum ist die Luft unten frischer als oben. Die Menschen sitzen in der frischen Schicht und atmen unterhalb ihrer eigenen Auftriebsfahne. Für dieselbe empfundene Luftqualität braucht dieses Prinzip deshalb weniger Außenluft als die Mischlüftung, in der die verbrauchte Luft gleichmäßig im Raum verteilt wird.

Warum das im Kinoraum akustisch günstig ist

Das Strömungsgeräusch an einem Luftdurchlass steigt sehr stark mit der Austrittsgeschwindigkeit — in der Größenordnung der sechsten Potenz, was bei halber Geschwindigkeit rund 18 dB weniger bedeutet. Genau diese Rechnung entscheidet die Prinzipfrage, denn die Mischlüftung braucht Geschwindigkeit: Ohne Impuls keine Induktion, ohne Induktion keine Durchmischung. Die Quelllüftung braucht das Gegenteil. Ihr Durchlass ist groß und langsam, und was am Durchlass nicht schnell strömt, macht dort auch kein Geräusch.

Dazu kommt, dass ein Kinoraum die Voraussetzungen dieses Prinzips ungewöhnlich gut erfüllt. Niemand läuft während des Films herum, die Wärmequellen stehen fest und sind bekannt, und der Raum hat mit der Stufenanlage oder der Podestkante ohnehin Bauteile, in denen ein großflächiger Durchlass unsichtbar unterkommt. Die Grundrissfrage, die sonst am schwersten wiegt — wohin mit einem halben Quadratmeter Auslassfläche —, ist hier vergleichsweise leicht zu beantworten.

Wo die Quelllüftung an ihre Grenzen kommt

Drei Grenzen sind real, und jede von ihnen erledigt das Prinzip, wenn sie übersehen wird.

Die kühle Schicht am Boden. Die Zuluft muss kälter sein als die Raumluft, sonst steigt sie sofort auf und die Schichtung entsteht gar nicht. Diese kalte Schicht steht aber genau dort, wo die Füße sind. Je kälter Du die Zuluft machst, desto mehr Wärme kannst Du abführen — und desto eher ist der Temperaturunterschied zwischen Knöchel und Kopf unangenehm, lange bevor irgendetwas hörbar wird. Deshalb kann eine Quelllüftung nur eine begrenzte Kühllast übernehmen; sie ist ein Lüftungsprinzip mit etwas Kühlwirkung und keine Klimaanlage.

Der Kurzschluss zwischen Zuluft und Abluft. Die Schichtung funktioniert, solange die Luft den Weg über die Wärmequellen nimmt. Sitzt die Abluft zu nah an der Zuluft oder verlässt die Zuluft den Durchlass schneller als vorgesehen, läuft ein Teil davon direkt in die Abluft. Der Raum bekommt dann rechnerisch die volle Luftmenge und praktisch einen Bruchteil davon.

Jede zweite Strömung im Raum. Ein Split-Innengerät, ein Ventilator, ein Umluftkühler, ein kalter Fensterstreifen mit abfallender Kaltluft — alles davon rührt den Raum um und zerlegt die Schichtung. Das ist der Punkt, an dem viele Planungen unbemerkt kippen: Die Zuluft wird sauber als Quelllüftung ausgeführt, und die Kühlung kommt aus einem Umluftgerät, das nach dem Mischprinzip arbeitet. Danach hast Du eine Mischlüftung mit einem sehr teuren Zuluftdurchlass.

Häufiges Missverständnis

„Quelllüftung ist die bessere Lüftung." So allgemein stimmt das nicht. Sie ist das bessere Prinzip für einen Raum mit ruhenden Personen, bekannten Wärmequellen und hohen Anforderungen an die Ruhe — und ein Kinoraum ist genau das. In einem Raum mit Wärmequellen am Boden, mit großen Fensterflächen oder mit einer Kühllast, die über die Luft abgeführt werden muss, ist die Mischlüftung die richtige Wahl, weil sie gegen die Schwerkraft arbeiten kann und die Schichtung nicht braucht. Das Prinzip folgt aus dem Raum und nicht aus einer Rangliste.

Der zweite Irrtum ist ein Ausführungsfehler mit gutem Gewissen: „Der Auslass sitzt unten, also ist es eine Quelllüftung." Entscheidend ist nicht die Höhe des Durchlasses, sondern seine Fläche. Ein normales Gitter in Sockelhöhe, aus dem die Luft mit drei Metern je Sekunde schießt, ist eine Mischlüftung von unten — mit allen Geräuschen und ohne die Schichtung. Quellluftdurchlässe sind deshalb große, oft mannshohe oder über mehrere Meter gezogene Bauteile mit einer Ausblasfläche, die im Verhältnis zur Luftmenge groß aussieht. Und wenn ein akustisch wirksamer Bespannstoff davorsitzt, zählt nur noch der freie Querschnitt dahinter.

Nicht zu verwechseln mit

Verdrängungsströmung im Reinraum: Auch eine gerichtete Strömung, aber über die gesamte Fläche und mit gleichmäßiger Geschwindigkeit, um Partikel aus einer Zone zu schieben. Andere Aufgabe, andere Größenordnung, und im Wohnbau kommt sie nicht vor.
Umluftbetrieb: Beschreibt, woher die Luft kommt — aus dem Raum oder von draußen. Damit ist noch nichts darüber gesagt, wie sie im Raum geführt wird; ein Umluftgerät arbeitet allerdings fast immer nach dem Mischprinzip.
Lüften gegen Kühlen: Zwei Aufgaben, die derselbe Kanal übernehmen soll, mit sehr verschiedenen Luftmengen. Welche Menge woraus folgt, rechnet die Seite zur Lüftung und Kühlung im Kinoraum durch.
Luftwechselrate: Eine Mengenangabe. Sie sagt, wie oft das Raumvolumen je Stunde ausgetauscht wird, und nichts darüber, ob die frische Luft dorthin kommt, wo jemand sitzt.

In der Planung

Ein dediziertes Heimkino mit acht Plätzen auf zwei Podesten, Projektor unter der Decke, Endstufen im Technikraum nebenan. Die Lüftungsmenge steht fest, die Luftführung im Raum ist offen.

Die Frage davor ist eine Bestandsaufnahme des Raums: Wo steht die Wärme, und bewegt sich jemand? Beide Antworten entscheiden über das Prinzip. Sitzende Gäste und ein Projektor unter der Decke ergeben ein Bild, das der Quelllüftung entgegenkommt — die Wärme steht fest, sie will nach oben, und oben ist Platz für die Abluft. Steht die Technik dagegen im Raum und soll ihre Wärme über die Luft weg, wird daraus eine Kühlaufgabe, und die beantwortet dieses Prinzip nicht.

Aus der Antwort folgen drei Festlegungen zur Luftführung. Die Zuluft kommt großflächig und langsam in den unteren Bereich, mit möglichst viel Abstand zu den vorderen Sitzen. Die Abluft kommt nach oben, am besten über den größten Wärmequellen, weil sie deren Fahne direkt abnimmt. Und die Kühlung wird als eigener Weg geplant statt als schnellerer Zuluftstrahl — wer die Kühllast über dieselbe Öffnung drücken will, landet zwangsläufig wieder bei Geschwindigkeit und damit beim Geräusch.

Was an Bauteilen bleibt, ist wenig. Quellluftdurchlässe sind einfache Bauteile ohne Technik darin; entscheidend ist ihre freie Fläche, ihre Einbaulage und das, was baulich davorsitzt. Eine Stufenkante, ein Sockel unter der Akustikvorwand oder eine Podestfront nehmen sie unsichtbar auf — wie eine Akustik-Vorwand gebaut wird, in die so etwas hineinpasst, steht dort.

Verknüpfte Inhalte

Wie viel Luft der Raum hygienisch und thermisch braucht, welche Querschnitte daraus folgen und wo die Grenze zwischen Lüften und Kühlen liegt, rechnet die Seite zur Lüftung und Kühlung im Kinoraum durch. Warum ein gemeinsamer Kanal zwei Räume akustisch verbindet und was dagegen hilft, steht bei Telefonieschall; der Zielwert für die Ruhe im Raum beim Grundgeräuschpegel und als Bewertungskurve. Ob die Technik überhaupt im Kinoraum bleibt — die Entscheidung, die die thermische Aufgabe am stärksten verändert —, behandeln der Technikraum und die Wärmeabfuhr eingebauter AV-Technik.

Quellen

Die Behaglichkeitsgrenzen für Zugluft und für den Temperaturunterschied zwischen Kopf- und Knöchelhöhe stehen in DIN EN ISO 7730, die Auslegungsparameter für Raumluftqualität in DIN EN 16798-1, der Zusammenhang zwischen Luftgeschwindigkeit und Strömungsgeräusch in VDI 2081. Die Beschreibung der beiden Strömungsformen selbst — Induktion und Walzenströmung auf der einen Seite, Schichtung und Auftriebsfahne auf der anderen — ist Standardwissen der Raumlufttechnik und hier ohne geprüfte Fundstelle wiedergegeben.