Die Zuluftanlage hat die Aufgabe, die entnommene Abluft zugfrei und ohne Störung des Thermikstromes über den Kochgeräten durch gefilterte und ggf. temperierte Luft zu ersetzen.
Hierfür werden zwei verschiedene Prinzipien der Luftführung eingesetzt: Mischlüftung und Schichtenströmung. Mittlerweile ist die Schichtenströmung Stand der Technik.
Die Zuführung der Zuluft in den Arbeitsbereich mit geringer Ausströmgeschwindigkeit durch großflächige Luftdurchlässe ist Grundvoraussetzung für die Ausbildung einer Schichtenströmung (Abb. 12).
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. Darüber, durch eine Grenzschicht getrennt, unterhalb der Decke befindet sich der konzentrierte Wrasen (siehe Abb. 12). Die Höhe dieser Frischluftzone (bis zur Grenzschicht) wird bestimmt durch den eingebrachten Luftvolumenstrom. Dieser wird nach der VDI Richtlinie 2052 so berechnet, dass die Höhe dieser Frischluftzone über Kopf der Beschäftigten reicht.
Abb. 12: Schichtenströmung mit bodennahen Luftdurchlässen
Ggf. ist eine Beheizung der Zuluft notwendig. Dies dient zur Einstellung der für die Strömung erforderlichen Temperaturdifferenz. Die Zuluft sollte aus Gründen der Luftführung ca. 3 °C bis 5 °C kälter sein als die Raumluft.
Voraussetzung und Antrieb der Schichtenströmung sind Thermikströme. Diese entstehen über heißen Oberflächen wie Küchenherden und dürfen nicht durch eine ungeeignete Zuluftführung gestört werden.
Bei ungeeigneter Luftzuführung über z. B. Düsen-, Drall- oder Schlitzauslässe oder unkontrollierten Querströmungen durch Fenster oder Türen wird der Thermikstrom abgelenkt und verfehlt die Ablufthaube (siehe Abb. 13).
Abb. 13: Querströmung lenkt den Wrasen an der Ablufthabe vorbei.
Alternativ kann die Küchenbelüftung als Mischlüftung ausgeführt werden. Hierbei wird die Zuluft mit hoher Geschwindigkeit eingebracht und dadurch in die Luft im Arbeitsbereich eingemischt. Diese Lüftungsform ist weniger effizient als die Schichtenströmung und stört durch Verwirbelung die Thermikströme. Die Wrasen werden bewusst gleichmäßig im Raum verteilt und geringfügig verdünnt.
Zunehmend werden für Küchen auch Umluftsysteme angeboten. Diese ersetzen jedoch keine Zu- und Abluftanlage im Sinne der Arbeitsstättenverordnung (DGUV-Regel 110-003, DIN EN 16282-1, VDI Richtlinie 2052).
Es ist vorgeschrieben, dass Abluft aus Küchen nicht als Zuluft genutzt werden darf (ASR A3.6 "Lüftung"). Nur wenn mindestens die gleiche Sicherheit und der gleiche Schutz der Gesundheit der Beschäftigten erreicht wird (wie bei der Verwendung von herkömmlichen Ab- und Zuluftsystemen) kann eine Verwendung von Umluft zulässig sein. Bislang ist keine technische Anlage mit Umluft bekannt, die diese Forderung längerfristig erfüllt.
Luftreiniger mit Umluftprinzip können lastreduzierend wirken. Eine Lüftungsanlage kann aber dadurch nicht ersetzt werden.
Quellluftdurchlässe sind bodennah installierte Einrichtungen zur Einbringung von Zuluft in den Arbeitsbereich. Sie bringen die Luft mit geringer Geschwindigkeit über große Flächen ein. Strömungstechnisch stellen sie die beste Lösung dar, da die Luft auf kurzem Wege ohne Kontamination direkt in den Atembereich der Beschäftigten gelangt. Durch den zusätzlichen Platzbedarf kann der Einsatz der Quellluftdurchlässe in engen Küchen problematisch sein.
Es gibt zahlreiche praktische Umsetzungsbeispiele von Schichtenströmung über Quellluftdurchlässe in Küchen. Zur Anpassung an die baulichen Verhältnisse werden verschiedene Bauformen angeboten:
Abb. 14: Der Quellluftdurchlass (Viertelzylinder) in der Ecke ist über dem Fußboden positioniert. Dadurch ist eine leichte Reinigung unter dem Auslass möglich.
Abb. 15: Ein in der die Wand integrierter flacher Quellluftdurchlass (mit Spritz- bzw. Reinigungsrand).
Abb. 16: In das Küchenmöbel integrierter halbzylindrischer Quellluftdurchlass.
Gegenüber flachen Quellluftdurchlässen können mit zylinderförmige Quellluftdurchlässe aus geometrischen Gründen höhere Luftgeschwindigkeiten gewählt werden. Damit kann, bezogen auf die Luftdurchlassfläche, mehr Luftvolumen zugluftfrei eingebracht werden. So kann bspw. bei 20 °C Zulufttemperatur die Luftgeschwindigkeiten bei flächenförmigem Quellluftdurchlass 0,2 m/s, bei zylinderförmigem Quellluftdurchlass hingegen bis 0,4 m/s betragen. Wegen der Zugluftgefahr sind jeweils die Abstände zu den Arbeitsplätzen zu prüfen.
Die Auslässe sollten 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. Aus hygienischen Gründen ist ein Mindestabstand von 20 cm vom Boden empfehlenswert. Die maximale Ausströmhöhe sollte 2,0 m nicht überschreiten.
Abb. 17: Textiler Luftsack zur gleichmäßigen Verteilung der Zuluft.
Sollte Platzmangel im Arbeitsbereich die Installation der Quellluftdurchlässe 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 (unter 0,2 m/s) 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 Mischlüftung. Dies wurde in Versuchen nachgewiesen und in der Praxis bestätigt.
Mit einer Schürze (siehe Abb. 19) kann der Rücktransport von Wrasen in den Arbeitsbereich minimiert werden.
Als Kompromisslösung kann auch mit einer Kombination von bodennahen Quellluftdurchlässen und Verdrängungsluftdurchlässen an der Decke gearbeitet werden.
Abb. 18: In eine Küchendecke integrierter Verdrängungsluftdurchlass.
Abb. 19: Verdrängungsluftdurchlass mit Schürze