Absauganlage auslegen: Volumenstrom richtig berechnen

Den Bedarf nennt die Maschine, nicht die Anlage

Die Reihenfolge, in der die DGUV die Auslegung aufzieht, ist die umgekehrte von der im Handel üblichen. DGUV Information 209-044 „Holzstaub" beginnt Abschnitt 5.1 mit dem Satz, dass alle stationären Maschinen prinzipiell mit den vom Hersteller vorgegebenen Werten für Volumenstrom oder Luftgeschwindigkeit und statischen Unterdruck betrieben werden müssen. Erst danach folgt der Erfahrungswert. Die Betriebsanleitung der Kreissäge geht also der Faustregel vor, und die Faustregel geht dem Datenblatt der Absauganlage vor.

Praktisch ist das ein Problem, weil viele Maschinen im Hobbysegment gar keinen Absaugvolumenstrom veröffentlichen. Sie nennen einen Stutzendurchmesser und sonst nichts. Genau für diesen Fall existiert die Rechnung, um die es hier geht: Sie erzeugt aus dem Durchmesser eine Bedarfszahl. Diese Zahl ist keine Herstellerzusage, sondern eine Untergrenze aus dem Regelwerk – aber sie ist überprüfbar und reproduzierbar, und beides trifft auf die Zahl im Katalog des Anlagenherstellers nicht immer zu.

Zwei Randbedingungen stehen im selben Abschnitt und werden fast nie mitzitiert. Erstens soll der Anschlussdurchmesser von 80 Millimetern nicht unterschritten werden, um Druckverluste zu vermeiden; die entsprechende Querschnittsfläche ist an jeder Erfassungsstelle einzuhalten. Zweitens muss das Erfassungselement – Eintrittsöffnung, innere Luftführung und Austrittsstutzen – den gleichen Öffnungsquerschnitt haben wie die angeschlossene Rohrleitung. Eine Absaughaube, die sich innen auf 60 Millimeter verjüngt, macht die Rechnung an ihrem Stutzen wertlos.

Beim nachträglichen Anschluss einer weiteren Maschine wird dieselbe Schrift ungewöhnlich deutlich: Der nachträgliche Anschluss kann das Verhalten der bestehenden Absauganlage beeinflussen, besonders bei größeren Maschinen mit nennenswerter Laufzeit müssen zusätzlicher Volumenstrom und notwendiger statischer Unterdruck berücksichtigt werden, und die Anlage ist zu überprüfen und bei Bedarf nachzurüsten.

Staub oder Späne: 20 m/s sind nicht der ganze Wert

Die Zahl, die in praktisch jedem Ratgeber zu diesem Thema steht, lautet 20 m/s. Sie ist richtig und sie ist die halbe Angabe. DGUV Information 209-044 nennt in Abschnitt 5.1 als Erfahrungswert 20 m/s am Absaugstutzen bei ausreichend großem Querschnitt – ausdrücklich für Holzstaub und ausdrücklich bei geringer Zerspanungsleistung. Im selben Absatz steht der zweite Teil: Bei hoher Zerspanungsleistung, bei der Bearbeitung feuchter Hölzer oder wenn auch gröbere Holzanteile wie Späne und Hackschnitzel erfasst werden sollen, sind erfahrungsgemäß höhere Luftgeschwindigkeiten bis zu etwa 28 m/s erforderlich.

Wo die Grenze zwischen beiden Fällen liegt, definiert dieselbe Schrift in Abschnitt 2 über die Partikelgröße: Von Staub spricht man bei Partikeln bis 0,5 Millimeter, bei größeren von Spänen und ab 15 Millimetern Länge von Hackschnitzeln. Dazu der Satz, der die Zuordnung entscheidet: Bei jedem zerspanenden Arbeitsgang fallen Späne und Staub an, bei Schleifarbeiten ausschließlich Staub.

Die Umrechnung ist eine Verhältnisrechnung, weil Querschnitt und Faktor gleich bleiben: 565 m³/h mal 28 geteilt durch 20 ergibt 791 m³/h. Dieselben 40 Prozent gelten für jede andere Nennweite. Wer eine Anlage nach der 20-m/s-Zeile aussucht und daran eine Abrichthobelmaschine betreibt, arbeitet rund ein Drittel unter dem Bedarf – auch dann, wenn jede Zahl im Datenblatt stimmt.

Eine zweite DGUV-Schrift rahmt dieselbe Größe anders, und der Unterschied gehört benannt. DGUV Information 209-200 führt in Tabelle 3.3.1 Richtwerte für den ablagerungsfreien Transport auf: 4 bis 7 m/s im Komfortbereich, 12 bis 15 m/s bei geringer Partikelbeladung wie Schweißrauch, 18 bis 24 m/s bei hoher Partikelbeladung oder schweren Partikeln wie Spänen und über 24 m/s für die pneumatische Förderung. Die Bereiche überlappen sich mit 209-044, die Obergrenzen nicht. Für die Holzbearbeitung ist 209-044 die speziellere Schrift und geht vor.

Die Rechnung steht ausgeschrieben im Regelwerk

Der Schritt vom Durchmesser zum Volumenstrom muss nicht hergeleitet werden. Er steht als ausgeschriebene Rechnung in Anhang 2 von DGUV Information 209-044, dort, wo die Gleichzeitigkeitstabelle erklärt wird: Volumenstrom gleich Durchmesser in Millimetern geteilt durch 1.000, das Ergebnis quadriert, mal π geteilt durch 4, mal 20 m/s, mal 3.600 Sekunden je Stunde. Die Division rechnet Millimeter in Meter um, Quadrat und π/4 bilden die Kreisfläche, die Geschwindigkeit macht daraus einen Volumenstrom je Sekunde, und die 3.600 rechnen auf die Stunde hoch.

Der Anhang rechnet die Formel zweimal vor: Für eine Formatkreissäge mit 140 Millimetern ergeben sich rund 1.110 m³/h, für eine Tischbandschleifmaschine mit 200 Millimetern rund 2.260 m³/h. Wer den dritten Fall selbst nachrechnet, geht denselben Weg: 100 geteilt durch 1.000 sind 0,1 Meter, quadriert 0,01, mal π/4 ergibt 0,007854 Quadratmeter Querschnitt. Mal 20 m/s sind das 0,157 Kubikmeter je Sekunde, mal 3.600 sind 565 m³/h.

Die Formel funktioniert für jeden Durchmesser, auch für die krummen: Ein Stutzen mit 63 Millimetern, wie er an manchen Handoberfräsen sitzt, ergibt 0,003117 Quadratmeter Querschnitt und damit 224 m³/h bei 20 m/s. Dass dieser Wert unter der 80-Millimeter-Empfehlung liegt, ist kein Rechenfehler, sondern der Grund, warum die Untergrenze überhaupt formuliert wurde. Und die Bezeichnung DN 100 meint die Nennweite, nicht zwingend das Innenmaß: Bei Anlagen aus dem Werkstattsegment liegen Innen- und Außendurchmesser der Stutzen zwischen 90 und 100 Millimetern. Für die Auslegung ist das vertretbar, für den Kauf von Schläuchen und Klemmen nicht.

Volumenstrom und Druckverlust je Nennweite

Den Rechenweg braucht man genau einmal, um ihn verstanden zu haben. Danach genügt eine Tabelle. DGUV Information 209-200 führt in Anhang 8.3 die Volumenströme und die korrespondierenden Druckverluste hydraulisch glatter Rohrleitungen gebräuchlicher Nennweiten auf, von 5 bis 35 m/s. Der folgende Auszug zeigt die drei Geschwindigkeiten, die in der Holzbearbeitung vorkommen, und dazu die Spalte, die den zweiten Teil dieses Artikels trägt: den Druckverlust je laufendem Meter.

Die Nennvolumenstromtabelle aus FBHM-111 reicht darüber hinaus und nennt für DN 250 3.534 m³/h, für DN 300 5.089 m³/h und für DN 355 7.127 m³/h. Dieselbe Schrift liefert die Definition, die sonst hinter einer Bezahlschranke steht: Nach der Produktnorm für Entstauber für die Innenaufstellung ist der Nennvolumenstrom derjenige Volumenstrom, der sich aus der durchschnittlichen Luftgeschwindigkeit von 20 m/s am Anschlussstutzen ergibt. Wer im Datenblatt das Wort Nennvolumenstrom liest, liest also eine 20-m/s-Angabe – direkt vergleichbar mit der Tabelle.

Zwei Beobachtungen lohnen den zweiten Blick. Der Volumenstrom wächst mit dem Quadrat des Durchmessers: Von DN 100 auf DN 200 verdoppelt sich der Durchmesser, der Volumenstrom vervierfacht sich von 565 auf 2.262 m³/h. Der Druckverlust je Meter fällt dabei von 41 auf 18 Pa. Ein größeres Rohr braucht mehr Luft und kostet je Meter weniger Druck – diese beiden Effekte gegeneinander abzuwägen ist der Inhalt jeder Rohrnetzplanung.

Was zehn Meter gerades Rohr kosten

Bis hierher steht der Bedarf. Ob er auch ankommt, entscheidet der Druckverlust auf dem Weg. DGUV Information 209-200 beschreibt in Abschnitt 3.3.5, woher er kommt: durch die Reibung der Luft an allen berührten Begrenzungsflächen und durch Turbulenzen, und die Verluste wachsen mit steigender Strömungsgeschwindigkeit. Besonders starke Verwirbelungen entstehen an senkrecht in den Hauptstrang einmündenden Nebensträngen, an Richtungsänderungen sowie an Engstellen und Aufweitungen.

Für das gerade Rohr gibt dieselbe Schrift die Formel an: Rohrreibungszahl mal Länge geteilt durch Durchmesser mal halbe Luftdichte mal Quadrat der durchschnittlichen Luftgeschwindigkeit. Für Überschlagsrechnungen an hydraulisch glatten Rohren haben sich laut Quelle zwei Annahmen bewährt: Blechrohre mit 0,015 und Stahlrohre mit 0,020. Die Luftdichte setzt dieselbe Schrift mit im Allgemeinen 1,2 kg/m³ an.

Damit lässt sich der Tabellenwert gegenrechnen. Zehn Meter Blechrohr in DN 100 bei 20 m/s: 0,015 mal 10 geteilt durch 0,1 ergibt 1,5; mal 0,6 – die halbe Luftdichte – ergibt 0,9; mal 400, dem Quadrat der Geschwindigkeit, ergibt 360 Pa. Mit der Rohrreibungszahl für Stahl wären es 480 Pa. Anhang 8.3 nennt 41 Pa je Meter, für zehn Meter also 410 Pa – und liegt damit sauber zwischen beiden Annahmen. Für die Auslegung ist der Tabellenwert der bequemere.

Der Druckverlust ist keine Eigenschaft des Geräts, sondern der Installation. Dieselbe Anlage liefert an zehn Metern Blechrohr einen anderen Volumenstrom als an drei Metern Wellschlauch.

Aus der Formel folgen drei Minimierungsregeln, die die Quelle ausdrücklich aufführt: Die Rohrleitung ist möglichst kurz auszuführen und der Hauptstrang sollte ohne Richtungsänderungen zum Ventilator oder Abscheider führen; der Querschnitt ist so zu wählen, dass die Strömungsgeschwindigkeit so gering wie möglich ist, ohne die für den ablagerungsfreien Transport notwendige Geschwindigkeit zu unterschreiten; und es sollten Rohre mit glattwandiger Innenoberfläche verwendet werden. Die zweite Regel ist die interessanteste, weil sie in beide Richtungen begrenzt ist.

Der Grund für die Obergrenze ist nicht allein der Druckverlust. Unter den fünf Parametern, die 209-200 für die Wahl des Rohrdurchmessers aufzählt, steht neben dem Gewicht des transportierten Stoffs, dem Transportvermögen der Luft, der zulässigen Konzentration und der Mindestgeschwindigkeit auch die Vermeidung von starken Strömungsgeräuschen. Wie sich dieser Anteil vom Motorgeräusch trennen lässt, behandelt der Ratgeber zum Schallpegel einer Absauganlage.

Faktor 5 bis 10: der teuerste Meter der Anlage

Der praktisch wichtigste Satz des Regelwerks steht unscheinbar in Abschnitt 3.3.5 von DGUV Information 209-200: Der Druckverlust je laufendem Meter flexiblem Schlauch ist um den Faktor 5 bis 10 höher als bei einem festen glattwandigen Rohr. Die Handlungsanweisung folgt im selben Absatz: Flexible Absaugschläuche sollten möglichst vermieden oder kurz sein und gestreckt verlegt werden.

Die Rechnung dahinter ist eine Multiplikation mit dem Tabellenwert: Ein Meter DN-100-Rohr kostet bei 20 m/s 41 Pa, drei Meter also 123 Pa; mal fünf sind das 615 Pa, mal zehn 1.230 Pa. Zum Vergleich: Der einzige Hersteller im Segment der Späneabsauganlagen, der einen Betriebspunkt statt eines Maximalwerts veröffentlicht, nennt einen Nennvolumenstrom von 600 m³/h bei 740 Pa zugehörigem Unterdruck und einen maximalen Unterdruck von 1.600 Pa. Drei Meter Wellschlauch bewegen sich in derselben Größenordnung wie der gesamte Unterdruck einer Anlage dieser Klasse.

Zwei Einschränkungen gehören dazu. Ein Druckverlust ist nicht einfach vom maximalen Unterdruck abzuziehen: Ventilator und Anlage treffen sich auf einer Kennlinie, mit steigendem Widerstand sinkt der Volumenstrom, was wiederum den Widerstand senkt. Und die Quelle nennt den Faktor als Bereich, weil Verlegung und Montage entscheidend sind; der Unterschied zwischen Fabrikaten sowie zwischen Metall- und Kunststoffschläuchen ist laut derselben Quelle dagegen eher gering.

Daraus folgt die billigste Verbesserung an einer bestehenden Anlage: Der Wellschlauch wird auf die Länge gekürzt, die für die Beweglichkeit der Maschine wirklich nötig ist, der Rest der Strecke wird in glattem Rohr ausgeführt, und der verbleibende Schlauch wird gestreckt statt in einer Schlaufe verlegt. Wer fünf Meter Schlauch durch vier Meter Rohr und einen Meter Schlauch ersetzt, spart rechnerisch mehrere hundert Pascal, ohne ein Bauteil der Anlage zu tauschen.

Bögen und Abzweige: was sich beziffern lässt

Jedes Formstück kostet Druck, und DGUV Information 209-200 nennt in Abschnitt 4.3.5.3 den Rechenweg: Der Druckverlust eines Bauteils ist sein dimensionsloser Strömungswiderstandsbeiwert mal dem dynamischen Druck, und der dynamische Druck ist die halbe Luftdichte mal dem Quadrat der Geschwindigkeit. Mit 1,2 kg/m³ ergibt das bei 20 m/s einen dynamischen Druck von 240 Pa, bei 28 m/s von 470 Pa. Diese Zahl ist der Bezugswert, gegen den jeder Beiwert multipliziert wird.

Und hier endet die Belegbarkeit. Die Tabelle mit den Zahlenwerten für Krümmer, Abzweige und Querschnittssprünge existiert – sie steht in Anhang 8.4 derselben Schrift –, ist dort aber ausschließlich als Grafik hinterlegt und nicht als Zahlenwerk zitierbar. Eine frei zugängliche zweite Quelle mit denselben Werten gibt es nicht. Dieser Artikel nennt deshalb bewusst keinen Beiwert für einen Bogen oder ein Y-Stück, auch keinen typischen.

Belegbar sind erstens zwei bezifferte Beiwerte an den Enden der Strecke: Auf der Einströmseite kann der Widerstandsbeiwert näherungsweise mit 1 angenommen werden, für den Austritt gilt 0,5, sofern der Austrittsquerschnitt etwa doppelt so groß ist wie der Querschnitt der eingangsseitigen Rohrleitung. Bei 20 m/s entsprechen sie 240 und 120 Pa. Zweitens ist die Summierungsregel belegt: Bei unverändertem Querschnitt addieren sich die Beiwerte einfach, und die Rohrleitung geht mit Rohrreibungszahl mal Länge geteilt durch Durchmesser als eigener Beiwert in dieselbe Summe ein.

Drittens sind die Gestaltungsregeln belegt, und sie entscheiden beim Aufbau. Eine Minimierung der Strömungswiderstände ist laut Quelle gegeben, wenn Aufweitungen und Verengungen als Diffusor oder Konfusor mit flachem Neigungswinkel ausgeführt sind, wenn Krümmungen möglichst große Radien und damit ein maximales Verhältnis von Krümmungsradius zu Durchmesser haben und wenn Verzweigungen unter möglichst spitzem Winkel von höchstens 45 Grad erfolgen. Das ist die Begründung für das Y-Stück statt des T-Stücks: Bei der Vereinigung von Strömungen treten deutliche Druckverluste auf, deren Höhe vom Volumenstrom und vom Winkel abhängt.

Wo der größte Einzelposten sitzt, zeigt ein Zahlenbeispiel derselben Quelle: Beim Einströmen in den Abscheider wird die Luft durch Verwirbelung und Filterwiderstand von zum Beispiel 20 m/s auf 2 m/s abgebremst, der dynamische Druck fällt dabei von 240 auf 2,4 Pa, und dieser Verlust bewirkt einen zusätzlichen Druckverlust. Die Quelle ergänzt, dass gerade die Erfassungseinrichtungen wesentliche Beiträge liefern und zugleich eine hohe Streubreite haben – bei Geräten aus dem Werkstattsegment ist genau dieser Wert nirgends dokumentiert.

Mehrere Maschinen an einer Anlage

Sobald mehr als eine Erfassungsstelle am Netz hängt, stellt sich die Frage nach der Gleichzeitigkeit. Die naheliegende Antwort wäre ein Prozentfaktor. Die DGUV gibt eine konkretere: Die Anzahl der Beschäftigten ist ausschlaggebend für die gleichzeitige Nutzung von Standardmaschinen oder Schleifarbeitsplätzen, es können nicht mehr Maschinen in Betrieb sein als Beschäftigte vorhanden sind, und automatische Bearbeitungszentren sind hinzuzurechnen. Für die Ein-Personen-Werkstatt heißt das: eine handbediente Maschine gleichzeitig, plus alles, was ohne Bedienung läuft.

DGUV Information 209-200 nennt in Abschnitt 4.3.2 dieselbe Logik mit vier Anhaltspunkten: die Zahl der maximal gleichzeitig anwesenden Beschäftigten, die Produktpalette und die Fertigungsschwerpunkte, das Vorhandensein mehrerer baugleicher Maschinen und die Auswertung vorhandener Betriebsstundenzähler. Vorangestellt ist der Grundsatz, dass der Gesamtvolumenstrombedarf nicht allein die Summe der Bedarfe an allen Erfassungsstellen ist. Wer sechs Stutzen addiert, rechnet eine Anlage, die es nicht braucht. Im durchgerechneten Beispiel aus Anhang 2 der 209-044 kommt ein Betrieb mit drei Beschäftigten und sechs Verbrauchern auf zehn Betriebszustände zwischen 8.140 und 11.470 m³/h; auslegungsrelevant ist der ungünstigste.

Für das Rohrnetz gibt 209-200 eine Rechenregel an, die im Heimwerkerbereich systematisch falsch gemacht wird. Der Querschnitt hinter dem Zusammenfluss mehrerer Volumenströme soll so gewählt werden, dass die Luftgeschwindigkeit möglichst gleich bleibt; der Gesamtdurchmesser ist dafür die Wurzel aus der Summe der quadrierten Einzeldurchmesser. Aus zwei Strängen mit je 100 Millimetern wird damit kein 200er, sondern die Wurzel aus 20.000, also rund 141 Millimeter – die nächste gebräuchliche Nennweite ist DN 140. Wer auf DN 200 geht, fällt bei gleichem Volumenstrom von 20 auf rund 10 m/s und landet unter der Fördergeschwindigkeit – laut FBHM-111 der Zustand, in dem Ablagerungen in den Absaugleitungen auftreten. Dieselbe Schrift nennt die Obergrenze für den Einzelanschluss: Die Absaugvolumenströme der gleichzeitig abgesaugten Maschinen dürfen den Nennvolumenstrom des Entstaubers nicht überschreiten.

Zehn Prozent Reserve und warum größer nicht besser ist

Nach so vielen Verlustposten ist der Reflex naheliegend, die Anlage eine Nummer größer zu kaufen. DGUV Information 209-200 widerspricht diesem Reflex mit einer Beobachtung aus der Praxis: Erfahrungen zeigen, dass die Anlagengrößen eher überdimensioniert und die im Betrieb benötigten Gleichzeitigkeiten tendenziell überschätzt werden. Die Formulierung „viel hilft viel" steht dabei in der Quelle selbst.

Die einzige bezifferte Reserve ist deutlich kleiner: Bei der Planung sollten 10 Prozent Leistungsreserven berücksichtigt werden, um Undichtigkeiten sowie Ungenauigkeiten in Auslegung und Montage auszugleichen. Auf die 565 m³/h eines 100-mm-Stutzens gerechnet sind das 622 m³/h – ein Zuschlag für die Unschärfe der Rechnung, kein Polster, das eine ganze Gerätekategorie überspringt.

Zu groß ausgelegt ist nicht die sichere Seite. Ein Rohrnetz für einen Bedarf, den es heute nicht gibt, unterschreitet die Fördergeschwindigkeit – und Ablagerungen im Rohr sind genau der Zustand, den die Anlage verhindern soll.

Für spätere Erweiterungen zieht die Quelle deshalb eine Grenze: Ein Zusatzluftbedarf sollte nur für die Dimensionierung der Abscheider und Abluftkanäle berücksichtigt werden, im Bereich des Leitungssystems und der Ventilatoren würden sich sonst Funktionsstörungen wie Ablagerungen ergeben. Übersetzt: Der Abscheider darf großzügig sein, das Rohr nicht.

Zum Betriebsaufwand gehört, dass sich der Widerstand über die Zeit ändert. FBHM-111 führt neben den Widerständen der Maschinen ausdrücklich zusätzliche Widerstände auf, die durch Rohrleitungssysteme, Schläuche und Filterbelegung entstehen. Ein Filtersack, der über Monate zusetzt, verschiebt den Betriebspunkt nach unten, ohne dass sich an der Installation etwas geändert hätte. Die Abreinigung ist damit kein Pflegeritual, sondern ein Auslegungsparameter, der regelmäßig zurückgesetzt werden muss. Welche Verfahren es dafür gibt und wie unterschiedlich die Hersteller sie dokumentieren, zeigt der Vergleich der Späneabsauganlagen für die Werkstatt.

Der Zyklon-Vorabscheider in Zahlen

Der Zyklon vor dem Sammelbehälter ist die beliebteste Nachrüstung im Werkstattbereich, und er wird fast immer nur mit seinem Nutzen beschrieben. Die Kosten stehen in derselben DGUV-Schrift wie der Nutzen. Tabelle 3.5.3 der Information 209-200 führt für Fliehkraftabscheider einen Druckverlust von 500 bis 1.500 Pa auf; für die Gruppe der Massenkraftabscheider nennt sie einen Abscheidegrad von 50 bis 90 Prozent, eine Reingaskonzentration von 50 bis 500 mg/m³ und Volumenströme bis 100.000 m³/h.

Die Vorsichtsregel gehört unmittelbar daneben: Diese Werte stammen aus einer Tabelle über industrielle Fliehkraftabscheider mit Volumenströmen bis 100.000 m³/h. Für Nachrüstzyklone auf einem Sammelfass, wie sie der Werkstattmarkt anbietet, existiert keine unabhängige Messgrundlage. Größenordnung und Richtung lassen sich übertragen, die exakte Zahl nicht. Wer liest, ein bestimmter Nachrüstzyklon erreiche 90 Prozent, liest eine Herstelleraussage und keinen unabhängig belegten Kennwert.

Der Nutzen ist in derselben Quelle ebenso klar benannt wie die Grenze: Die Abscheideleistung dieser Bauart ist besonders bei feineren Partikeln nicht ausreichend, sodass ein alleiniger Einsatz im Regelfall nicht genügt; sie kann den Hauptabscheider aber entscheidend entlasten und dessen Standzeit deutlich verlängern. In der Nachteilsspalte steht knapp: geringe Abscheideleistung, für Feinstäube ungeeignet. Als Einsatzgebiet nennt die Tabelle grobe Partikel bei geringen Anforderungen an den Abscheidegrad, als Vorabscheider oder Funkenfänger für nachgeschaltete filternde Abscheider.

Damit ist die Entscheidung eine Abwägung mit zwei bekannten Seiten. Auf der Habenseite steht die Standzeit des Hauptfilters, denn was im Zyklon liegen bleibt, setzt das Filtergewebe nicht zu. Auf der Sollseite steht ein Druckverlust, der bei einer kleinen Anlage im selben Zahlenbereich liegt wie ihr gesamter Unterdruck. Sinnvoll ist der Zyklon dort, wo viel grobes Material anfällt und Reserve im Unterdruck vorhanden ist; an einem Gerät, das seinen Bedarf ohnehin knapp erfüllt, ist er die falsche Ergänzung. Mehrstufige Abscheidekonzepte empfiehlt die DGUV im Übrigen erst ab einer Rohgasbeladung über 100 g/m³ oder bei unerwünschten Bestandteilen wie Metallteilen, größeren Werkstoffteilen oder Funken.

Warum die Zahl auf dem Karton nicht am Stutzen gilt

Alles bisher Gerechnete setzt voraus, dass die Angabe des Anlagenherstellers auf denselben Punkt bezogen ist wie die eigene Rechnung. Genau das ist im Werkstattsegment die Ausnahme. In der Erhebung zu den fünf meistbewerteten Späneabsauganlagen nennen vier Geräte denselben Volumenstrom von 1.150 m³/h, ohne die Bedingung anzugeben, unter der er gilt – und dieselben vier Geräte nennen drei verschiedene Unterdrücke von 1.600, 900 und 700 Pa bei identischer Motorleistung. Ein Ventilator kann nicht bei 700 und bei 1.600 Pa denselben Volumenstrom liefern; die Zahl ist bei mindestens drei dieser Geräte keine Betriebspunktangabe.

Genau einer der fünf Hersteller veröffentlicht in der Betriebsanleitung vier Zeilen statt zwei: Nennvolumenstrom 600 m³/h, zugehöriger Unterdruck 740 Pa, maximaler Volumenstrom 900 m³/h, maximaler Unterdruck 1.600 Pa. Der Nennwert liegt damit bei 67 Prozent des Maximums. Überträgt man dieses Verhältnis auf die 1.150-m³/h-Geräte, landet man bei rund 770 m³/h am Betriebspunkt – eine Schätzung, aber sie zeigt Richtung und Größenordnung der Abweichung.

In die andere Richtung geht derselbe Fehler genauso. Ein als Späneabsaugung verkauftes Gerät aus derselben Erhebung erreicht laut Betriebsanleitung 215 m³/h bei 25.000 Pa und 35.000 Umdrehungen je Minute – die Kennlinie einer Saugturbine. An seinem eigenen 100-Millimeter-Stutzen ergeben 215 m³/h eine Luftgeschwindigkeit von 7,6 m/s statt der geforderten 20 m/s, also 38 Prozent des Bedarfs. Der hohe Unterdruck ändert daran nichts: Unterdruck überwindet Widerstände, transportiert werden die Späne von der Luftgeschwindigkeit.

Diese Geräteklasse ist deshalb nicht schlechter, sie ist für etwas anderes gebaut. DGUV Information 209-044 hält in Abschnitt 5.2 als Warnhinweis fest, dass die Absaugung handgeführter Elektrowerkzeuge durch die Absauganlage für stationäre Maschinen wegen des unzureichenden statischen Unterdrucks an der Schnittstelle nicht möglich ist; Mittelvakuum-Anlagen liefern dafür 20.000 bis 30.000 Pa bei vergleichsweise geringem Volumenstrom. Welche Geräte diesen Betriebspunkt veröffentlichen und wo die Werte am Schlauchende statt am Gebläse stehen, zeigt der Vergleich der Werkstattsauger der Klasse L.

Die Auslegung in sieben Schritten

Alle Bausteine liegen jetzt vor. Zusammengesetzt ergeben sie eine Reihenfolge, die sich mit Zollstock, Betriebsanleitung und Taschenrechner in einer halben Stunde durchlaufen lässt. Sie führt nicht zu einer Gerätewahl, sondern zu zwei Zahlen: dem nötigen Volumenstrom und dem Druckverlust, gegen den er geliefert werden muss.

1. Betriebsanleitung jeder Maschine auf Angaben zu Volumenstrom oder Luftgeschwindigkeit und statischem Unterdruck durchsehen. Steht dort ein Wert, gilt er, und die Schritte 2 und 3 entfallen für diese Maschine.
2. Stutzendurchmesser jeder Erfassungsstelle messen und den Arbeitsgang zuordnen: ausschließlich Staub bedeutet 20 m/s, Späne über 0,5 Millimeter bedeuten bis zu etwa 28 m/s.
3. Volumenstrom je Stelle aus der Nennweitentabelle ablesen oder mit der Formel rechnen. Für 28 m/s den 20-m/s-Wert mit 1,4 multiplizieren.
4. Betriebszustände bilden: Wie viele handbediente Maschinen können gleichzeitig laufen? Nie mehr als anwesende Personen. Automatische Maschinen kommen hinzu, verschließbare Stellen zählen als offen. Der ungünstigste Zustand ist der Auslegungswert.
5. Strecke aufmessen und den Druckverlust addieren: gerades Rohr mit dem Wert je Meter aus der Tabelle, flexibler Schlauch mit demselben Wert mal 5 bis 10, dazu Ein- und Austritt über den dynamischen Druck von 240 Pa bei 20 m/s und der Abscheider als eigener Posten.
6. Laufen mehrere Stränge zusammen, den Gesamtdurchmesser als Wurzel aus der Summe der quadrierten Einzeldurchmesser bestimmen, damit die Geschwindigkeit hinter dem Zusammenfluss erhalten bleibt.
7. Zehn Prozent Reserve auf den Volumenstrom aufschlagen und erst jetzt Datenblätter vergleichen – und zwar nur solche, die Volumenstrom und zugehörigen Unterdruck als Paar nennen.

Ob die gewählte Anlage zusätzlich eine bestimmte Staubklasse tragen muss, ob die Abluft in den Raum zurückgeführt werden darf und welche Rolle Buchen- und Eichenstaub dabei spielen, ist eine davon unabhängige Frage. Sie hängt nicht am Volumenstrom, sondern am Reststaubgehalt und am Arbeitsplatzgrenzwert – nachzulesen im Ratgeber zu den Vorschriften beim Absaugen von Holzstaub.

Symptome, Ursachen, Lösungen

Die meisten Beschwerden über eine zu schwache Absaugung beschreiben keinen Gerätedefekt, sondern eine Abweichung zwischen gerechnetem und tatsächlichem Betriebspunkt. Die folgende Zuordnung führt die typischen Beobachtungen auf Ursachen zurück, die sich aus den ausgewerteten Regelwerken ableiten lassen.

Auffällig ist, wie oft dieselben zwei Ursachen auftauchen: eine Geschwindigkeit, die vom Auslegungswert abweicht, und ein Druckverlust, der beim Kauf nicht mitgerechnet wurde. Beides lässt sich ohne Werkzeugwechsel messen und meist ohne neues Gerät beheben. Welche Bauform für welchen Betriebspunkt gebaut ist und wie sich Späneabsauganlage, Werkstattsauger und Entstauber voneinander abgrenzen, ordnet der Überblick zu Absauganlagen ein.