Knick im Schlauch: Wie viel Luft kostet ein schlecht verlegter Abluftschlauch?

1Die Luftmenge im Datenblatt gilt ohne Schlauch

Die größte Luftmenge im Datenblatt eines Lüfters gilt ohne Gegendruck⁷⁴. Hängt ein Schlauch dran, muss der Lüfter gegen dessen Widerstand arbeiten.

Fachleute sprechen vom Druckverlust. Das ist der Druck, den die Luft auf ihrem Weg durch Schlauch, Bögen und Filter durch Reibung und Verwirbelung verliert, gemessen in Pascal (Pa). Je größer der Gegendruck, desto weniger Luft fördert der Lüfter⁵. Wie viel weniger, zeigt die Lüfterkennlinie im Datenblatt.

Beim Vents TT 125 auf der hohen Stufe sieht das so aus, laut Herstellerdiagramm⁷, von uns abgelesen:

Wie stark ein Aktivkohlefilter bremst, steht unter Aktivkohlefilter.

2Zusammengeschoben bremst der Schlauch stärker

Ganz gestreckt ist die Innenseele eines Flexschlauchs am glattesten. Zusammengeschoben knittert sie, der wirksame Querschnitt wird kleiner und die Wand rauer¹.

In Heiz- und Klimaanlagen von US-Wohnhäusern werden Flexschläuche oft nicht ganz gestreckt verlegt, sondern mehr oder weniger zusammengeschoben. Das führt laut einer Studie des Lawrence Berkeley National Laboratory in vielen dieser Anlagen zu überhöhtem Druckverlust, weniger Luft und mehr Geräusch¹.

So glatt wie ein Rohr ist ein Flexschlauch aber auch gestreckt nicht: In einem Versuch an einem 52-mm-Schlauch war seine Reibungszahl, ein Maß dafür, wie stark die Wand die Luft bremst, gestreckt gut doppelt so hoch wie die eines glatten PVC-Rohrs³.

3Was die Messungen zur Stauchung zeigen

Gemessen hat das LBNL an gedämmten US-Lüftungsschläuchen mit 150 bis 250 mm Durchmesser, mit einer Innenseele aus dünnem Kunststoff mit Drahtspirale¹. Stauchung heißt hier: um so viel Prozent kürzer geschoben als ganz gestreckt.

Schon rund 15 % Stauchung, wie sie in US-Wohnhäusern beim Einbau oft vorkommt, vervielfachte den Druckverlust:

Faktoren: unsere Rechnung^* mit der dort angegebenen Formel¹.

Je kleiner der Durchmesser, desto größer war bei diesen Schläuchen der Effekt¹. In demselben, vom LBNL unabhängigen Versuch am 52-mm-Schlauch stieg die Reibungszahl ganz zusammengeschoben (dort 20 % kürzer als gestreckt) auf das 2,7-Fache des gestreckten Schlauchs³.

Wie stark Zusammenschieben einen Alu-Flexschlauch mit 100 bis 160 mm bremst, hat keine der Studien gemessen. Die Richtung ist eindeutig, die genauen Faktoren für solche Schläuche kennen wir nicht.

4Kurz und leicht gespannt verlegen

Der Druckverlust in einem geraden Schlauch wächst mit seiner Länge, so die Darcy-Gleichung³.

Ein Flexschlauch soll deshalb immer auf passende Länge gekürzt werden, denn zu viel Länge erhöht den Druckverlust¹. Ein Leitfaden des US-Bundesstaats Georgia zum Einbau von Flexschläuchen empfiehlt, so wenig Schlauch wie möglich zu verwenden und ihn ganz ausgezogen zu verlegen, nicht gestaucht und ohne überschüssige Länge⁶. Ganz bis zum Anschlag straff gezogen hält ein Schlauch aber schlecht auf den Anschlüssen¹.

Im genormten Prüfaufbau nach ASHRAE-Standard 120 halten zwei Lagen Klebeband und eine Schelle die Verbindung, zitiert bei LBNL¹. Bei gedämmten, mehrlagigen Schläuchen fanden die LBNL-Forscher damit aber eine Falle: Außen sah der Schlauch ganz gestreckt aus, die Innenseele war trotzdem um 4 % gestaucht. Sie empfehlen deshalb, im Prüfaufbau nur die Innenseele straff mit Klebeband anzuschließen, ohne die Außenlagen mitzuklemmen¹.

5Jeder Bogen kostet Luft

Auch jeder Bogen bremst, und zwar umso mehr, je stärker er die Luft umlenkt.

An einem 52-mm-Schlauch stieg der Verlustbeiwert eines Bogens, eine Kennzahl dafür, wie stark ein Bauteil bremst, von 0,45 bei 30 Grad auf 0,75 bei 150 Grad³. Bögen aus Flexschlauch haben laut den LBNL-Messungen viel höhere Verlustbeiwerte als Bögen aus Blech². Die Verluste stiegen dort zwar mit dem Winkel, aber ohne festes Muster, weil Stauchung und Biegeradius mitspielen².

Bei Industrielüftern kann ein Bogen dicht am Auslass bis zu 30 % Luft kosten⁵. Für kleine Rohrventilatoren haben wir dazu keine Messung gefunden. Einen echten Knick, der den Schlauch zusammenquetscht, hat keine der Quellen gemessen. Eine Zahl dafür haben wir nicht gefunden.

AC Infinity rät, den Schlauch möglichst gerade auszurichten und Biegungen zu vermeiden⁸. Für Bögen und Halterungen gilt:

• Weiter Bogen: Der Leitfaden aus Georgia empfiehlt, dass der Bogen, an der Mittellinie des Schlauchs gemessen, einen Radius von mindestens einem Schlauchdurchmesser hat⁶, bei einem 125-mm-Schlauch also mindestens 12,5 cm.
• Erst gerade, dann der Bogen: Am Anschluss soll der Schlauch erst ein paar Zoll, also einige Zentimeter, gerade laufen, bevor der Bogen beginnt⁶.
• Gut abstützen: Lange Schläuche ohne Halt bilden leicht zusätzliche Bögen und sollten deshalb gut abgestützt werden³. Der Leitfaden aus Georgia erlaubt höchstens einen halben Zoll Durchhang je Fuß Abstand zwischen zwei Halterungen, das sind gut 4 cm je Meter^6*.

6Laborversuch: Was am Schlauchende ankommt

Wie viel Luft das kosten kann, zeigt ein Laborversuch aus Japan mit tragbaren Axiallüftern, wie sie in Werkhallen und auf Baustellen zum Lüften enger Räume dienen⁴.

• Mit 5 m geradem Polyester-Schlauch kamen je nach Lüfter nur 53 bis 81 % der Nennluft an, also der Luftmenge ohne Gegendruck.
• Mit einem geraden Alu-Flexschlauch von rund 150 mm waren es weniger als 50 %.

Ein Bogen auf halber Schlauchlänge senkte die Luft weiter. Beim größten Lüfter (Nennwert 50 m³ pro Minute, also 3.000 m³/h) kam so viel an⁴:

Bei den anderen Lüftern senkte der Bogen die Luft weniger, beim Alu-Schlauch wirkte er vergleichsweise wenig. Rohrventilatoren für Zelte wurden nicht gemessen.

7Bleib beim Durchmesser des Lüfters

Bleib beim Durchmesser des Lüfters. Muss dieselbe Luft durch einen dünneren Schlauch, strömt sie schneller, und der Widerstand in einer Leitung wächst mit dem Quadrat der Geschwindigkeit⁵.

Das US-Energieministerium nennt kleine Leitungen ausdrücklich als Ursache für zusätzlichen Druckverlust und höhere Betriebskosten⁵. Ein zusammengeschobener Schlauch kann je Meter sogar mehr Druck verlieren als ein gestreckter Schlauch mit kleinerem Durchmesser¹.

8Was das in Kubikmetern heißt

Was heißt das in Kubikmetern? Ein Rechenbeispiel, keine Messung^*: Wir haben die abgelesene Kennlinie des Vents TT 125 auf der hohen Stufe mit 3 m Schlauch von 125 mm Durchmesser kombiniert, ohne Filter und weitere Bauteile.

Die Reibungs- und Bogenwerte stammen aus den LBNL-Messungen am 150-mm-Schlauch und sind auf 125 mm übertragen, das ist eine Annahme¹²⁷.

Wie stark Bögen dabei bremsen, wissen wir nur ungefähr: Für 90-Grad-Bögen am 150-mm-Schlauch gibt es in diesen Messungen nur zwei Werte, bei 5 % und bei 18,6 % Stauchung. Der höhere Wert stammt von einem 1,27 m langen Bogen und enthält auch die Reibung auf dieser Länge².

Denn der Druckverlust wächst etwa mit dem Quadrat der Luftmenge¹, und bei weniger Luft drückt der Lüfter stärker⁵.

9Ein schlecht verlegter Schlauch frisst den Zuschlag

Den Luftvolumenstrom, den dein Zelt braucht, rechnest du im Abluft-Rechner. Sein Filterzuschlag von 30 % ist ein Richtwert aus der Praxis für den Widerstand von Filter, Schläuchen und Bögen⁹.

• Ein Zuschlag von 30 % gleicht einen Verlust von rund 23 % aus^*.
• In diesem Rechenbeispiel kostet schon der rund 14 % zusammengeschobene Schlauch ohne Filter rund 24 % der 280 m³/h, mit zwei Bögen rund 39 bis 48 %.