Bereits die frühesten, noch in Wohnhöhlen lebenden Menschen legten Wert auf eine ausreichende Ableitung der beim Kochen entstehenden Abluft. Damals war das Problem insbesondere der Rauch der noch offenen Feuerstellen über denen gekocht wurde. Seither wurde die Abluftführung stetig weiterentwickelt. Aber erst seit den Zwanzigerjahren des 20. Jahrhunderts kann durch die Verwendung von elektrisch betriebenen Ventilatoren in Küchen auch eine kontrollierte Zuluftanlage eingesetzt werden. Und es dauerte noch bis in die späten 90er Jahre, bis – nicht zuletzt auch durch Untersuchungen der BGN – die Küchenlüftungstechnik zunehmend als Gesamtsystem verstanden wird. Leider wird aber oft noch immer die Zuluft in Küchen fälschlicherweise vernachlässigt. Das kann fatale Folgen haben, denn die Zuluft allein, nicht die Abluft (!) bestimmt die Strömungsverhältnisse in der Küche und ist dafür verantwortlich, dass das Personal nach den Vorgaben der Arbeitsstättenverordnung § 3a (1) und § 4 (3) förderliche Arbeitsbedingungen vorfindet und nicht aufgrund schlechter Arbeitsbedingungen erkrankt.
Die Zuluftanlage hat die Aufgabe, die von der Abluftanlage aus der Küche entnommene Luftmenge
Eine Kühlung der Zuluft ist in Küchen nicht üblich. Eine Beheizung ist in der kalten Jahreszeit aber unumgänglich, um Zugeffekte zu vermeiden.
Am besten werden diese Forderungen durch eine Zuluftführung auf der Basis einer Schichtströmung erreicht. Die früher verwendete Mischlüftung ist in Küchen nicht mehr zu empfehlen.
Die Schichtströmung hat ihren Namen da- her, dass die (relativ kühlere) frische Außen- luft nach Art eines Sees vom Boden begin- nend bis kurz über Kopfhöhe in den Raum eingeschichtet wird. Die (relativ wärmere und belastete) Abluft liegt als zweite Schicht darüber und wird nach oben abgeführt.
Diese Einschichtung der Luft setzt voraus, dass die Zuluft mit geringer Ausströmgeschwindigkeit durch großflächige Luftdurchlässe in die Küche eingebracht wird. Bei ebenen Luftdurchlässen beträgt die empfohlene maximale Ausblasgeschwindigkeit 0,2 m/s, bei zylindrischen Luftdurchlässen 0,4 m/s.
Die sorgfältige Zuführung der Zuluft in den Arbeitsbereich ist Grundvoraussetzung für die Ausbildung einer Schichtenströmung (Abb. 11). Die kühlere und damit schwerere Zuluft breitet sich zunächst schichtartig im unteren Arbeitsbereich aus. Sie unterstützt dadurch den Thermikstrom über den Kochgeräten. Im Arbeitsbereich entsteht ein sogenannter „Frischluftsee”. Dies ist eine klimatisch angenehme und stofflich nahezu unbelastete Zone, wie Untersuchungen der FSA ergeben haben. Darüber, durch eine Grenzschicht getrennt, unterhalb der Decke befindet sich der konzentrierte Wrasen (Abb. 11). Die Höhe dieser Frischluftzone (bis zur Grenzschicht) wird bestimmt durch den eingebrachten Zuluftvolumenstrom. Dieser wird nach der VDI-Richtlinie 2052 so berechnet, dass die Höhe dieser Frischluftzone über Kopf der Beschäftigten reicht.
Abb. 11: Schichtenströmung mit bodennahen Luftdurchlässen
In der kalten Jahreszeit ist eine geregelte Beheizung der Zuluft notwendig. Die Zuluft sollte aus Gründen der Luftführung ca. 3 °C bis 5 °C kühler sein als die Raumluft.
Voraussetzung und Antrieb der Schichten strömung sind Thermikströme. Diese entstehen über heißen Oberflächen wie Küchenherden. Sie dürfen keinesfalls durch eine ungeeignete Zuluftführung – beispielsweise in Querrichtung - gestört werden (Abb. 12 und Abb. 13). In diesem Fall verfehlt der Thermikstrom die Ablufthaube. Dann atmen die Beschäftigten die in Kapitel 2 genannten Gefahrstoffe ein. Außerdem wird die Küche unnötig heiß und schnell verschmutzt.
Das Prinzip der Schichtströmung ist sowohl in Küchen mit Lüftungshauben als auch mit einer Lüftungsdecke verwendbar.
Bei korrekter Ausführung der Schichtströmung wird es in der Küche bei hohen Außentemperaturen auch ohne Klimaanlage zumindest nicht noch heißer als im Freien.
Abb. 12: Falsch: Querströmung lenkt den Wrasen an der Ablufthabe vorbei.
Abb. 13: Falsch: Über der Kochplatte herrscht eine Querströmung, die von der ungeeigneten Zuluftführung verursacht wird.
Quellluftdurchlässe sind im unteren Arbeitsbereich installierte Zuluftdurchlässe. Sie bringen die Luft mit geringer Geschwindigkeit über große Ausblasflächen in den Raum ein. Strömungstechnisch stellen sie die beste Lösung dar, da die saubere Luft auf kurzem Weg ohne Kontamination durch die Wrasen direkt in den Atembereich der Beschäftigten gelangt. Durch den zusätzlichen Platzbedarf im unteren Küchenbereich kann der Einsatz der Quellluftdurchlässe in engen Küchen problematisch sein.
Es gibt zahlreiche praktische Umsetzungsbeispiele von Schichtströmung über Quellluftdurchlässe in Küchen. Zur Anpassung an die baulichen Verhältnisse werden verschiedene Bauformen angeboten:
Gegenüber flachen Quellluftdurchlässen können mit zylinderförmigen Quellluftdurchlässe aus geometrischen Gründen höhere Luftausblasgeschwindigkeiten gewählt werden. Damit kann, bezogen auf die Luftdurchlassfläche, mehr Luftvolumen zugluftfrei eingebracht werden. So kann bspw. bei 20 °C Zulufttemperatur die Luftgeschwindigkeit bei flächenförmigem Quellluftdurchlass 0,2 m/s, bei zylinderförmigem Quellluftdurchlass hingegen bis 0,4 m/s betragen.
Die Auslässe im unteren Küchenbereich müssen aus Edelstahl gefertigt und konstruktiv so gestaltet sein, dass eine Außen- und Innenreinigung leicht möglich ist (Stichwort: Hygienic Design). So dürfen nach der Reinigung keine Flüssigkeitslachen im Innenraum verbleiben. Durch entsprechende Einbauten (z. B. Wabenmatte, Textilschläuche, Luftleitbleche) soll erreicht werden, dass die Ausströmgeschwindigkeit über die gesamte Auslassfläche möglichst homogen ist (Abb. 17). Aus Gründen der Hygiene ist unbedingt ein Mindestabstand von 20 cm vom Boden einzuhalten. Die maximale Höhe des Auslasses sollte 2,0 m nicht überschreiten.
Abb. 14: Der Quellluftdurchlass (Viertelzylinder) in der Ecke ist über dem Fußboden positioniert. Dadurch ist eine leichte Reinigung unter dem Auslass möglich.
Abb. 15: In das Küchenmöbel integrierter halbzylindrischer Quellluftdurchlass.
Abb. 16: Ein in der die Wand integrierter flacher Quellluftdurchlass (mit Spritz- bzw. Reinigungsrand).
Abb. 17: Textiler Luftsack zur gleichmäßigen Verteilung der Zuluft.
Sollte Platzmangel im Arbeitsbereich die Installation der Quellluftdurchlässe im unteren Küchenbereich nicht erlauben, so kann alternativ auf Verdrängungsluftdurchlässe für die Zulufteinbringung zurückgegriffen werden.
Hierbei handelt es sich um großflächige, deckenbündig montierte Luftdurchlässe (Beispiel siehe Abb. 18). Auch hier ist auf eine geringe Luftaustrittgeschwindigkeit zu achten. Damit die Zuluft in den Arbeitsbereich absinken kann, muss sie ca. 3 bis 5 °C kühler sein als die Raumluft.
Bei dieser Konstruktion tritt zwar ein geringer Rücktransport belasteter Luft aus dem Deckenbereich in den Arbeitsbereich auf, jedoch in einem deutlich geringeren Maß als bei der früher verwendeten Mischlüftung. Dies wurde in Versuchen nachgewiesen und in der Praxis bestätigt.
Mit einer Schürze (siehe Abb. 19) kann in engen Küchen der Rücktransport von Wrasen in den Arbeitsbereich und damit die unerwünschte Vermischung von Zu- und Abluft minimiert werden.
Als Kompromisslösung kann auch mit einer Kombination von bodennahen Quellluftdurchlässen und Verdrängungsluftdurchlässen an der Decke gearbeitet werden. Verdrängungsluftdurchlässe an der Decke können aus Stahl, Aluminium oder Kunststoff gefertigt sein (Details s. DIN EN 16282-4).
Eine interessante Variante der deckennahen Zuluftzufuhr stellen textile frei an der Decke aufgehängte Luftdurchlässe, auch Luftschläuche genannt, dar. Diese werden mit runden, halbrunden oder auch anderen Querschnitten angeboten. Der Stoff muss selbstverlöschend sein, darf nur wenig Feuchtigkeit aufnehmen und muss zu Reinigungszwecken leicht demontierbar sein. Bei richtiger Auslegung des Materials können damit große Luftmengen preiswert und gleichmäßig über große Oberflächen zugfrei in den Raum eingebracht werden (Abb. 20 und 21). Die Luftschläuche sollen leicht demontierbar sein und regelmäßig nach Herstellerangaben gewaschen werden.
Früher wurde die Küchenbelüftung als Mischlüftung ausgeführt. Hierbei wurde die Zuluft mit hoher Geschwindigkeit durch kleinflächige Zuluftdurchlässe eingebracht und dadurch in die Luft im Arbeitsbereich eingemischt. Diese Lüftungsform ist in Küchen heute nicht mehr empfehlenswert.
Abb. 18: In die Küchendecke integrierter Verdrängungsluftdurchlass.
Abb. 19: Verdrängungsluftdurchlass mit Schürze
Abb. 20: Deckennaher halbrunder Luftsack zur impulsarmen Lufteinbringung
Abb. 21: Textiler Zuluftdurchlass an der Decke