IKZ-HAUSTECHNIK, Ausgabe 6/2002, Seite 37 ff.
SANITÄR-/HEIZUNGSTECHNIK
Grundlagen der Küchenlüftung
Teil 1: Notwendigkeit und Aufgaben
Claus Ihle
Küchenlüftungen - insbesondere im gewerblichen Bereich - sind heute unverzichtbar, denn Luft, Raum und Umgebung können in mehrfacher Weise beeinträchtigt werden. Um dies zu verhindern, müssen in gewerblich betriebenen Küchen besondere Anforderungen an die raumlufttechnischen Anlagen gestellt werden. Eine Grundlage hierzu bietet die VDI-Richtlinie 2052.
Durch die Einführung von Außenluft soll die Konzentration der Geruchsstoffe verringert, bzw. durch die Lüftungseinrichtung sollen diese Stoffe abgeführt werden. Zur Verhinderung der Geruchsausbreitungen sind neben lüftungstechnischen Maßnahmen auch die baulichen Voraussetzungen zu beachten.
Mögliche Belästigungen und/oder Ursachen von Beschädigungen sind:
- Unangenehme Gerüche und gasförmige Produkte, die im Raum und eventuell durch deren Ausbreitung in Nachbarräumen entstehen.
- Eine zu hohe Luftfeuchtigkeit, die durch den entstehenden Wasserdampf von Koch- und Bratgeräten sowie von Speisen, Spülvorgängen usw. entstehen. Dies verschlechtert nicht nur das Raumklima, sondern kann an kalten Flächen zur Kondensatbildung führen. Bauwerkschäden und Korrosionen können die Folge sein. Grenzwerte für die relative Feuchte siehe Bild 1.
- Zu hohe Temperaturen, die vor allem im Bereich der wärmeabgebenden Küchengeräte entstehen. Auf die zulässigen Temperaturen wird im weiteren Verlauf des Beitrags hingewiesen. Um lästige Temperaturen erträglicher zu machen, sollte man - vor allem in den Sommermonaten - schnell den Wasserdampfanfall reduzieren. Auch lästige Strahlungswärme von Geräten sollte man vermeiden.
- Die in der Luft enthaltenen Fettteilchen, die nicht nur Wände, Möbel und Geräte verschmutzen (unhygienische Küche, erschwerte Reinigung), sondern auch mit kondensiertem Wasserdampf aggressive Säuren bilden können, die Bauschäden, Korrosionen, zusätzliche Geruchsquellen und bei Ablagerungen zu Brandherden führen können.
| Bild 1: Bereich B nach der Arbeitsstättenrichtlinie (ASR 6) in Abhängigkeit von Raumtemperatur und relativer Luftfeuchtigkeit. |
Grundsätzlich muss demnach eine Küchenlüftung folgende Aufgaben erfüllen.
1. Einhaltung der vielfältigen hygienischen Anforderungen sowie optimale Arbeitsbedingungen für das Küchenpersonal.
2. Einhaltung der vorgeschriebenen Druckverhältnisse (Luftströmungen), da bei Großküchen besonders hygienisch schutzbedürftige Zonen gefordert werden. Eine optimale Luftführung und Anordnung der Luftdurchlässe sowie die Vermeidung von Belästigungen, auch außerhalb des Gebäudes (Umweltschutz), müssen bei allen vier Aufgaben garantiert werden.
3. Einhaltung notwendiger Lagertemperaturen und Schutz der Lebensmittel vor nachteiliger Beeinflussung z.B. durch Mikroorganismen, Verunreinigungen, Gerüche usw. Anhaltswerte aus hygienischen Gründen siehe Tabelle 2.
4. Schutz des Baukörpers vor Feuchteschäden und Brandgefahr. Maßnahmen für einen geringen Reinigungsaufwand für Küchenräume und Einrichtungen.
Einteilung von Küchen
Die Planung, Dimensionierung und das Betreiben von Küchenlüftungen hängt von zahlreichen Einflussgrößen ab, nach denen die Küchen eingeteilt werden können. Hierzu gehören:
- Räumliche Anordnung der Geräte
- Art der Zubereitung von Speisen
- Anzahl der zubereiteten Portionen, bezogen auf eine bestimmte Zeit
- Vielfalt der zu fertigenden Speisen
- Ablauf der verschiedenen Arbeiten
- Zuordnung der Räume des Küchenbereichs zueinander und zur Ausgabe
Danach unterscheidet man zwischen Kleinküchen, Mittelküchen und Großküchen, siehe Tabelle 1. Außerdem unterteilt man nach der Zuordnung der Küche zur Speisenausgabe:
- Küchen mit direkt angeschlossener Speiseausgabe zum Speiseraum
- Küchen mit getrennt angeordneter Speiseausgabe oder mit Verteilerküchen
- Küchen innerhalb von Speiseräumen ohne räumliche Abgrenzung, auch Imbissstuben u.ä.
Zu beachten sind auch die Zonen innerhalb der Küchen, in denen besondere Anforderungen an die Hygiene gestellt werden, wie kalte Küche, warme Küche, Fleischvorbereitung, Speisenausgabe.
Tabelle 1: Einteilung der Küchen und Anhaltswerte für den Gleichzeitigkeitsfaktor für die Nutzung der Küchengeräte eines Raumes | ||||||
Küchenart | Kleinküchen Portionen je | Mittelküchen Portionen je | Großküchen Portionen je | |||
Tag | Mahlzeit | Tag | Mahlzeit | Tag | Mahlzeit | |
In gastronomischen Betrieben | <1001) | - | <2504) | - | <2504) | - |
In Kantinen, Mensen, Kasinos | - | 1503) | - | <5005) | - | <5005) |
Krankenhaus-Hauptküchen | - | 2503) | - | <6505) | - | <6505) |
Desgl. Verteilerküchen | - | 401) | - | - | - | - |
Küchen in Heimen | - | 1002) | - | <2505) | - | <2505) |
Aufbereitungsküchen | - | 502) | - | <4005) | - | <4005) |
Industrielle Speisenzubereitung | - | - | <30004) | - | <30004) | - |
Gleichzeitigkeitsfaktoren für die Nutzung der Küchengeräte 1) 1,0 | ||||||
Abweichungen sind zwischen Betreiber, Kücheneinrichter und RLT-Anlagenplaner zu verarbeiten. | ||||||
Anforderungen an Raumklima und Hygiene in Küchen
Grundsätzlich kann man die thermischen Behaglichkeitskriterien nach DIN 1946-2 nicht zugrunde legen, sondern sie höchstens anstreben. Eigentlich müsste man in Küchen zwischen Behaglichkeitsbereich und Erträglichkeitsbereich (DIN 33403-3) unterscheiden. Letzterer gilt vor allem für Arbeitsbereiche, die sich nah an stark wärmeabgebenden Küchengeräten befinden, z.B. <1 m Abstand von Herden, Bratpfannen, Fritteusen usw.
Raumtemperatur und Raumluftfeuchte
Grundsätzlich muss die Raumtemperatur mit der relativen Feuchte in Zusammenhang gesehen werden. Bild 1 (Auszug aus dem h,x-Diagramm) zeigt den in der VDI 2052 angegebenen Bereich, entsprechend § 6 der Arbeitsstättenrichtlinie (ASR). Dabei handelt es sich um einen Erträglichkeitsbereich ohne Berücksichtigung der Wärmestrahlung, der z.B. in Spülräumen bei Betrieben mit Vollverpflegung (Krankenhäuser, Mensen usw.) in Richtung höherer Feuchtigkeit geringfügig überschritten werden darf.
Die Lufttemperatur in Küchen und Spülräumen soll mindestens 18°C betragen und 26°C nicht überschreiten. Ausgenommen davon sind kurzzeitige Temperaturüberschreitungen sowie Bereiche, in denen höhere Temperaturen funktionsbedingt unvermeidbar sind. Anhaltswerte für aus hygienischen Gründen erforderliche Temperaturen gehen aus Tabelle 2 hervor. Eventuell kann aus lebensmittelrechtlichen oder hygienischen Gründen eine Raumluftkühlung gefordert werden.
Tabelle 2: Raumtemperaturen | |
Küchenbereiche | °C |
Vorbereitung für Fleisch | 15-18 |
Desgl. für Gemüse, Salat, Kartoffel | 18-20 |
Kalte Küchen | 17-20 |
Lagerraum für Cook & Chill-Speisen | 0 - 3 |
Verteilraum für diese Speisen | 12-14 |
Wie aus Bild 1 hervorgeht, muss die relative Feuchtigkeit im Zusammenhang mit der Temperatur bewertet werden. In Behaglichkeitsbereichen liegt die relative Feuchte bei 65%. Bei 23°C entspricht dies einer absoluten Feuchte von 11,5 g/kg. In Küchen, in denen nicht immer behagliche Bedingungen erreicht werden können (Erträglichkeitsbereich), darf nach VDI 2052 für die Bemessung der RLT-Anlage von einem maximalen Feuchtegehalt von 16,5 g/kg ausgegangen werden. Bei einer Innentemperatur von 26°C entspricht dies einer relativen Feuchte von ca. 78%.
Dazu einige Anmerkungen:
- Nach der ASR bezieht sich die gemessene Raumlufttemperatur auf eine Höhe von 75 cm über Fußboden in Mitte des geschlossenen Raumes.
- Bei der Beurteilung sollte man eigentlich zwischen der Fortkoch- und Ankochphase unterscheiden und nur bei letzterer die zulässige Überschreitung der Temperatur und Feuchte akzeptieren.
- Falls kein ausreichendes Raumvolumen zur Verfügung steht, können die geforderten Luftzustände nicht oder nur durch aufwendige Maßnahmen erreicht werden. Aufgrund der Lasten würden die ermittelten Volumenströme hohe Anforderungen an die Luftführung stellen.
- Zur Vermeidung von Feuchtigkeitsniederschlag sind Vorkehrungen zu treffen, wie beispielsweise ausreichende Wärmedämmung, keine Einfachfenster, normale Fenstergrößen, wasserdampfabgebende Geräte nicht in Fensternähe, direkte Absaugung von Wrasen und Dünsten.
| Bild 2: Mittlere zulässige Luftgeschwindigkeit bei Aktivitätsstufe 2 (sehr leichte körperliche Tätigkeit). |
Luftgeschwindigkeit im Raum
Die Grenzwerte der Luftgeschwindigkeit in Räumen wird in Abhängigkeit von der Raumlufttemperatur, dem Turbulenzgrad der Strömung, der Aktivitätsstufe und dem Wärmedurchgangswiderstand der Bekleidung angegeben (siehe DIN 1946-2). Bei einem flächenbezogenen Volumenstrom von > 35 m3 / (m2h) sollte die Grenzkurve nach Bild 2 nicht überschritten werden. In der neuen DIN 33403-3 : 2001-04 (Klima am Arbeitsplatz... ) ist eine ausführliche Tabelle über die verschiedenen Isolationswerte von Bekleidungen.
Bild 2 zeigt die zulässige mittlere Raumluftgeschwindigkeit, gemessen an den Arbeitsplätzen in 1,7 m Höhe. Die Kurve bezieht sich auf die Aktivitätsstufe 2 (sehr leichte körperliche Tätigkeit), auf einen "Kleiderwiderstand" von 0,6 clo (von clothes), was einem Wärmedurchgangswiderstand von etwa 0,9 m2 • K/W entspricht (leichte Sommerkleidung) und auf ein Turbulenzgrad T von etwa 5%. (T = Verhältnis der Abweichung der Momentanwerte zum zeitlichen Mittelwert, bei Komforträumen ist 
).
Anforderungen an den Lärmschutz
Der von der Lüftungseinrichtung an den Raum abgegebene Schalldruckpegel soll im Arbeitsbereich bei 1,7 m über Fußboden 50-60 dB (A) nicht überschreiten, je nach Anforderungen. Bei einer offenen Essensausgabe werden maximal 50 dB (A) empfohlen, bei Spülräumen sollen 65 dB (A) nicht überschritten werden. Die Auslegung der RLT-Anlage ist so zu optimieren, dass schallabsorbierende Maßnahmen in der Abluft (Fortluft) minimiert oder am besten vermieden werden können, wobei allerdings der Schallleistungspegel des Abluftventilators gering sein muss. In angrenzenden Räumen darf der dort zulässige Druckpegel nicht überschritten werden. Falls hierzu eine zusätzliche Schalldämpfung mittels schallabsorbierender Oberfläche vorgesehen wird, müssen die hygienischen Bedingungen eingehalten werden.
Hygienische Anforderungen
Die wichtigsten Anforderungen, die an eine Küche gestellt werden, beziehen sich auf den hygienischen Bereich. So müssen durch eine Lüftungseinrichtung - durch diese allerdings nicht allein - die Lebensmittel vor Krankheitskeimen geschützt werden. Dies bezieht sich sowohl auf die Zubereitung als auch auf die Lagerung und Verteilung. Schadstoffe entstehen fast ausschließlich beim Erhitzen von Lebensmittel. Dabei werden zahlreiche Reaktionsprodukte gebildet, von denen einige - besonders bei Grill- und Bratprozessen - gesundheitsschädlich sein können. Sie sind abhängig vom Material (Fleisch), vom Fettgehalt des Lebensmittels (Art, Menge) und von der Art der Zubereitung (Temperatur, Dauer, Zusatzstoffe). Die Aufgaben und Maßnahmen, wie man mit einer Lüftungseinrichtung die in der Küche auftretenden Probleme lösen kann, soll mit nachfolgenden Ausführungen verdeutlicht werden. Vorwiegend die hygienischen Anforderungen sind mit dem Küchenplaner (eventuell auch mit dem Hersteller der Geräte und Komponenten), mit dem Betreiber und gegebenenfalls mit der Überwachungsbehörde gemeinsam abzustimmen.
Luftführung im Küchenraum
In letzter Zeit hat man sich verstärkt bemüht, durch eine optimale Luftführung die Belastung am Arbeitsplatz zu reduzieren. Ferner soll durch ausreichend zuströmende Luft und durch eine definierte Abführung der Geruchs- und Schadstoffe die erwähnten hygienischen Anforderungen erfüllt werden. Mit gezielten Raumluftströmungen können auch die an verschiedene Küchenbereiche unterschiedlich gestellten Anforderungen durch entsprechende Druckhaltung ermöglicht werden, wozu grundsätzlich eine kontrollierte Lüftung mit Zu- und Abluftführung erforderlich ist. Je nachdem wie die Zuluft in den Raum geführt wird, kann man verschiedene Raumströmungen erreichen. Die beiden bekanntesten sind die Mischströmung und die Schichtströmung, die man auch als Quelllüftung bezeichnet. Bei der Mischströmung vermischt sich die Zuluft mit der belasteten Raumluft, sodass diese nur "verdünnt" wird. In der gesamten Küche erreicht man annähernd die gleiche Temperatur und Stoffkonzentration. Der hohe Impulseffekt der Zuluftstrahlen, der die homogene Vermischung verursacht, soll über der Aufenthaltszone abgebaut sein, damit keine unerwünschten Querströmungen entstehen können. Je nachdem, wo die Zuluftöffnungen angeordnet werden, unterscheidet man zwischen der horizontalen und vertikalen Luftzuführung. Bei der horizontalen bilden sich im Deckenbereich walzenförmige Strömungsbereiche, die allerdings Thermikströmungen an Kochgeräten und spezielle Erfassungsströme beachtlich stören können. Bei der vertikalen Luftführung werden mehrere Luftdurchlässe (z.B. Drall-, Schlitz- oder Radial-) an der Decke angeordnet, sodass die Mischströmung durch mehrere Einzelluftstrahlen erreicht wird. Eine Störung der Thermikströmungen kann man hier nahezu verhindern, da die Durchlässe außerhalb der Koch- und Arbeitsbereiche angeordnet werden können. Um jeden Durchlass bildet sich ein Misch- und Rückströmbereich.
Mit der in schadstoffbelasteten Industriebetrieben erfolgreich eingesetzten Schichtströmung lassen sich auch in Küchen wesentlich geringere Belastungen am Arbeitsplatz erreichen. Im Gegensatz zur Mischlüftung, bei der die Zuluftdurchlässe die Raumluftströmung bestimmen, wird diese hier durch die sich an den Kocheinrichtungen einstellende Thermikströmung geprägt. Dadurch wird die warme und mit Schadstoffen angereicherte Luft unmittelbar nach oben gefördert, die durch die eingeführte Zuluft wieder ersetzt wird. Die Qualität der Luft außerhalb der Thermikströmung ist wesentlich besser als bei der Mischströmung, da die Stoff- und Wärmebelastungen - bei gleichen Volumenströmen - etwa 30 bis 40% reduziert werden können. Querströmungen sind grundsätzlich zu verhindern.
| Bild 3: Luftführungen. |
Meistens wird die Zuluft über spezielle ebene, zylindrische oder halbzylindrische Durchlässe im Aufenthaltsbereich bzw. zwischen 0,2 mm und 1,2 m über Fußboden eingeführt und zwar an Stellen, an denen weder Personal noch Thermikstrahl gestört werden (Bild 3). Die Austrittsgeschwindigkeiten liegen bei < 0,2 m/s für ebene und < 0,4 m/s für zylindrische Luftdurchlässe. Die Zulufttemperaturen sollten dem Behaglichkeitsempfinden angepasst werden, möglichst < 19°C. Werden die Zuluftdurchlässe an der Decke angeordnet, wird die impulsarme Zuluftzufuhr über großflächige Durchlässe außerhalb des Einflussbereiches des Thermikstroms angeordnet. Die kältere und spezifisch schwerere Zuluft strömt Richtung Boden und ersetzt den thermisch bewegten Luftstrom. Da hier die Zuluft auf dem Weg zur Aufenthaltszone zunächst durch die höher belasteten Zonen geführt werden muss, nimmt sie dort etwas von der belasteten Luft mit, sodass insgesamt - gegenüber der Zuluftführung von unten - eine Lastminderung vorhanden ist. Grundsätzlich sollte man die Schichtströmung anstreben, da die Stoffbelastung des Küchenpersonals bis zu 70% und die Wärmebelastung bis zu 50% reduziert werden können.
| Bild 4: Ermittlung des Thermikluftstroms bei freistehender Anordnung. |
Fortsetzung folgt
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