Warum verdampfte Flüssigkeiten, Aerosole, Strömung und Kondensation gemeinsam betrachtet werden müssen. Unser Titelbild zeigt einen alltäglichen Vorgang: Wasser kocht in einem durchsichtigen Gefäß. Eine Gasflamme führt dem Wasser Energie in Form von Wärme zu. Dadurch steigt die Temperatur, und das Wasser beginnt zu sieden.
Im stark kochenden Wasser sehen wir große Blasen. Umgangssprachlich nennen viele Menschen sie Luftblasen. Doch sie bestehen überwiegend aus Wasserdampf. Das Wasser wechselt also vom flüssigen in den gasförmigen Aggregatzustand.
Dabei ist eine Unterscheidung besonders wichtig: Der eigentliche gasförmige Wasserdampf ist unsichtbar. Eine sichtbare weiße Wolke entsteht erst dann, wenn der Wasserdampf wieder abkühlt und zu sehr kleinen Wassertröpfchen kondensiert. Diese Tröpfchen bilden ein Aerosol.
Das Titelbild erklärt damit in wenigen Sekunden die physikalische Grundlage unseres Themas:
Energiezufuhr führt zur Verdampfung. Abkühlung führt zur Kondensation. Und erst die wieder entstandenen Tröpfchen lassen sich mechanisch abscheiden.
Genau dieser Ablauf spielt auch in gewerblichen Küchen eine wichtige Rolle. Dort verdampft nicht nur Wasser. Beim Braten, Grillen, Backen und Frittieren gehen auch Bestandteile von Ölen und Fetten teilweise in die Gasphase über. Der aufsteigende Kochwrasen enthält deshalb sichtbare Aerosole und zugleich unsichtbare gasförmige Bestandteile.
Verdampfte Flüssigkeiten in der Küchenlüftung stellen deshalb eine besondere Herausforderung dar. Solange sie gasförmig bleiben, kann ein mechanischer Aerosolabscheider sie nicht wie Flüssigkeitströpfchen abscheiden. Die Abluft transportiert sie weiter, und später können sie in Luftleitungen, Ventilatoren, Wärmerückgewinnungen oder RLT-Geräten wieder kondensieren.
Unser ausführlicher Fachbeitrag zu diesem Thema ist inzwischen im cci Wissensportal erschienen:
👉 Verdampfte Flüssigkeiten: Die unsichtbare Gefahr in der gewerblichen Küchenlüftung
Merksatz: Gasförmiger Wasserdampf ist unsichtbar. Eine sichtbare weiße Wolke besteht bereits aus kondensierten Wassertröpfchen und ist damit ein Aerosol.
Aerosole und Dämpfe sind nicht dasselbe
In der Küchenlüftung sprechen wir oft über Aerosole. Das ist richtig, denn Fett- und Wassertröpfchen belasten die Küchenabluft. Doch Aerosole sind nur ein Teil der gesamten Belastung.
Aerosole bestehen aus festen oder flüssigen Schwebstoffteilchen in der Luft. Dazu gehören zum Beispiel:
- kleine Fetttröpfchen,
- kleine Wassertröpfchen,
- Rauchpartikel,
- feste Verbrennungsrückstände.
Diese Partikel und Tröpfchen besitzen eine messbare Größe. Ein geeigneter Aerosolabscheider kann sie deshalb aus dem Luftstrom trennen.
Dampf bezeichnet im naturwissenschaftlichen Sinn dagegen den gasförmigen Zustand eines Stoffes. Ein gasförmiger Stoff besteht aus einzelnen Molekülen. Diese Moleküle sind wesentlich kleiner als ein Aerosoltröpfchen. Deshalb passieren gasförmige Bestandteile einen mechanischen Aerosolabscheider zunächst weitgehend ungehindert.
Das bedeutet: Eine Küchenhaube kann sichtbare Fetttröpfchen gut abscheiden und trotzdem gasförmige organische Bestandteile mit der Abluft weitertransportieren.
Abluft kann partikelarm und trotzdem belastet sein
Ein einfaches Beispiel kennen wir von der Tankstelle. Wir riechen Benzin, obwohl wir normalerweise keine Kraftstofftröpfchen in der Luft erkennen.
Der Grund ist einfach: Flüchtige Bestandteile des Kraftstoffs verdampfen. Sie liegen gasförmig vor und gelangen deshalb bis zu unserer Nase. Eine Partikelmessung kann in diesem Bereich trotzdem nur eine geringe Aerosolkonzentration anzeigen.
Die Luft erscheint also partikelarm. Dennoch enthält sie gasförmige Stoffe.
Dasselbe Grundprinzip gilt für verdampfte Flüssigkeiten in der Küchenlüftung. Eine geringe Partikelkonzentration beweist nicht automatisch, dass die Abluft unbelastet ist. Denn zusätzlich zu den messbaren Aerosolen können gasförmige organische Bestandteile vorhanden sein.
Der Aerosolabscheider kann sauber bleiben
Ein sauber wirkender Aerosolabscheider wird häufig als Beweis für eine gut gereinigte Abluft betrachtet. Doch dieser Eindruck kann täuschen.
Wenn ein großer Teil der Belastung gasförmig vorliegt, strömt er am mechanischen Aerosolabscheider vorbei. Der Abscheider kann deshalb vergleichsweise trocken und sauber bleiben. Das bedeutet jedoch nicht, dass die Belastung verschwunden ist.
Die gasförmigen Bestandteile gelangen mit der Abluft in die nachgeschaltete Anlage. Dort strömen sie durch:
- Abluftkanäle,
- Kanalbögen und Übergänge,
- Ventilatoren,
- Wärmerückgewinnungen,
- RLT-Geräte,
- Geruchsbehandlungsanlagen.
Während dieses Weges kühlt die Abluft ab. Und genau dadurch beginnt der umgekehrte Prozess, den wir vom Titelbild kennen. Aus gasförmigen Bestandteilen werden wieder Flüssigkeitströpfchen.
Die Belastung wird im Abluftkanal sichtbar
Wenn die Temperatur der Küchenabluft sinkt, können zuvor gasförmige Bestandteile kondensieren. Dann entstehen Wasserfilme, ölige Rückstände und Fettablagerungen.
Die Kondensation findet dabei häufig nicht an einer gut zugänglichen Stelle statt. Sie kann irgendwo im nachgeschalteten Abluftsystem entstehen, zum Beispiel an einer kühlen Kanalwand, in einem Kanalbogen oder an einem Wärmetauscher.
Dadurch können mehrere Probleme auftreten:
- Wasser- und Fettfilme verschmutzen die Luftleitungen.
- Ablagerungen erhöhen den Reinigungsaufwand.
- Feuchte Oberflächen können hygienische Probleme fördern.
- Rückstände können Gerüche verstärken.
- Wärmerückgewinnungen und andere Bauteile können verschmutzen.
- Öl- und fetthaltige Ablagerungen können die Brandlast erhöhen.
In der Küchenhaube war die Belastung unsichtbar. Im Abluftkanal wird sie später sichtbar und fühlbar. Das Problem wurde also nicht gelöst, sondern lediglich verlagert.
Besonders wichtig ist dieser Zusammenhang bei langen Abluftwegen. Je länger die Abluft durch die Anlage strömt, desto mehr Zeit hat sie zum Abkühlen. Und je stärker sie abkühlt, desto größer kann die Wahrscheinlichkeit einer Kondensation werden.
Warum Partikelmessung allein nicht reicht
Partikelmessgeräte sind für die Beurteilung einer Küchenlüftung wichtig. Sie zeigen, wie viele Aerosole in der Luft vorhanden sind. Außerdem können geeignete Geräte unterschiedliche Partikelgrößen erfassen. Doch ein Partikelmessgerät erkennt keine einzelnen Gasmoleküle.
Deshalb beantwortet eine Partikelmessung nur einen Teil der Fragen:
- Wie viele Aerosole befinden sich vor dem Abscheider?
- Welche Partikelgrößen treten auf?
- Wie viele Aerosole befinden sich nach dem Abscheider?
- Wie gut trennt der Abscheider bestimmte Tröpfchengrößen?
Sie beantwortet jedoch nicht die Frage, wie viele gasförmige organische Bestandteile sich zusätzlich in der Abluft befinden. Für diese Aufgabe kann ein Flammenionisationsdetektor eingesetzt werden. Die Abkürzung lautet FID. Ein solches Gerät erfasst gasförmige organische Verbindungen und gibt häufig einen Gesamt-C-Wert aus.
Dabei ist eine Präzisierung wichtig: Ein FID misst nicht einfach jede Art von „Dampf“ und auch nicht den Wasserdampf. Er liefert vielmehr Informationen über organische Verbindungen in der Gasphase. Dazu können auch gasförmige Bestandteile gehören, die aus erhitzten Ölen und Fetten stammen.
Erst die Kombination mehrerer Messverfahren ergibt deshalb ein realistischeres Bild:
Partikelmessung zeigt die Aerosolbelastung.
FID-Messung zeigt die gasförmige organische Belastung.
Temperaturmessung zeigt mögliche Kondensationsbereiche.
Strömungsmessung zeigt, wohin die belastete Luft tatsächlich gelangt.
Wer nur Aerosole misst, sieht nur einen Teil der Küchenabluft. Eine Abluft kann partikelarm erscheinen und trotzdem gasförmige organische Bestandteile enthalten.
Gerüche sind ein wichtiges Warnsignal
Gerüche gelten häufig nur als Komfortproblem. Doch sie können auch auf gasförmige Stoffe in der Abluft hinweisen. Eine Abluftanlage kann bei einer Partikelmessung unauffällig wirken und trotzdem deutlich riechen. Das ist kein Widerspruch, denn viele Geruchsstoffe liegen gasförmig vor.
Nachgeschaltete Systeme wie Aktivkohle, UV-Anlagen oder andere Verfahren zur Geruchsbehandlung können sinnvoll sein. Sie ersetzen aber keine gute Erfassung und keine wirksame Aerosolabscheidung an der Quelle.
Außerdem muss die Abluft vor einer Geruchsbehandlung möglichst gut vorbehandelt sein. Wenn Wasser, Öle oder Fette bereits vor einem Aktivkohlefilter kondensieren, können sie dessen Poren und Oberflächen belasten. Dadurch kann die Wirkung sinken, während Wartungs- und Reinigungsaufwand steigen.
Geruchsbehandlung darf deshalb nicht als letzte Rettung einer unzureichend behandelten Küchenabluft dienen. Sie muss Teil eines abgestimmten Gesamtsystems sein.
Strömung entscheidet über die Wirkung
Eine Küchenhaube funktioniert nicht allein deshalb gut, weil sie einen bestimmten Abluftvolumenstrom besitzt. Entscheidend ist auch, wie die Luft strömt. Der Kochwrasen steigt durch die Thermik über dem Kochgerät auf. Doch verschiedene Einflüsse können diesen Thermikstrom verändern:
- Raumzuluft,
- geöffnete Türen,
- Bewegungen von Personen,
- Querströmungen,
- Position und Leistung der Kochgeräte,
- Form und Größe der Küchenhaube.
Auch innerhalb der Haube können sich unterschiedliche Strömungszonen bilden. Es können gerichtete Strömungen, Wirbel, schwach durchströmte Bereiche und Totzonen entstehen.
Deshalb müssen wir drei Vorgänge klar voneinander unterscheiden:
- Die Küchenhaube nimmt den Kochwrasen auf.
- Die Luftströmung transportiert die belastete Luft zum Aerosolabscheider.
- Der Aerosolabscheider trennt vorhandene Tröpfchen aus dem Luftstrom.
Das sind drei unterschiedliche Schritte.
Eine Haube kann den Kochwrasen zunächst aufnehmen. Trotzdem hat die belastete Luft den Aerosolabscheider noch nicht automatisch erreicht. Sie kann innerhalb der Haube verwirbeln, oder sie kann an der Abscheidestufe vorbeiströmen.
Mehr Luftmenge löst dieses Problem nicht automatisch. Eine ungünstig geführte Strömung kann Turbulenzen verstärken und die Erfassung sogar verschlechtern. Deshalb zählt nicht nur der Volumenstrom. Ebenso wichtig ist die Qualität der Strömungsführung.
Wie stark Wirbel und Turbulenzen die tatsächliche Erfassung beeinflussen, zeigt auch der Rückblick auf unser gemeinsames cci/REVEN-Webinar:
👉 Turbulenzen, Wirbel, Effekte – was in der Strömung wirklich passiert
Kondensation an den richtigen Ort verlagern
Kondensation ist nicht grundsätzlich schlecht. Entscheidend ist, wo sie stattfindet. Kondensation in einem schwer zugänglichen Abluftkanal ist meistens unerwünscht. Denn dort entstehen Ablagerungen, die sich nur aufwendig kontrollieren und reinigen lassen.
Kondensation im zugänglichen Bereich einer Küchenhaube kann dagegen technisch sinnvoll sein. Dort kann eine geeignete Abscheideeinrichtung die neu entstandenen Tröpfchen erfassen. Genau hier setzt das Prinzip der kontrollierten beziehungsweise erzwungenen Kondensation an.
Eine Induktionshaube bringt einen zusätzlichen Luftstrom gezielt in den Innenraum der Haube ein. Dieser Induktionsstrom ist in der Regel kühler als der aufsteigende Thermikstrom.
Wenn sich beide Luftströme vermischen, sinkt die Temperatur der belasteten Luft. Unter geeigneten Bedingungen können gasförmige Bestandteile dadurch bereits vor oder im Bereich des Aerosolabscheiders kondensieren.
Aus der Gasphase entstehen wieder kleine Flüssigkeitströpfchen. Und erst dann kann ein mechanischer Aerosolabscheider diese Stoffe abscheiden.
Der entscheidende Vorteil liegt im Ort der Kondensation. Sie soll möglichst dort stattfinden, wo die Anlage für Abscheidung, Entwässerung, Reinigung und Wartung ausgelegt ist.
Die Frage lautet deshalb nicht nur:
Findet Kondensation statt?
Die wichtigere Frage lautet:
Wo findet sie statt? Kontrolliert in der Küchenhaube oder unkontrolliert im nachgeschalteten Abluftsystem?
Der technische Ansatz besteht also nicht darin, jede Kondensation zu verhindern. Er besteht darin, die Kondensation an einen geeigneten und kontrollierbaren Ort zu verlagern.
Eine Induktionshaube ist nicht automatisch gut
Eine Induktionshaube funktioniert nicht allein deshalb gut, weil sie Luft in die Haube einbläst. Die Konstruktion muss den Luftstrom gezielt führen. Deshalb müssen mehrere Punkte zusammenpassen:
- Position und Form der Düsen,
- Luftvolumenstrom und Luftimpuls,
- Temperatur der Induktionsluft,
- Geometrie der Küchenhaube,
- Position der Aerosolabscheider,
- Thermik der Kochgeräte,
- Raumzuluft und Querströmungen.
Ein falsch ausgelegter Induktionsstrom kann Turbulenzen erzeugen. Er kann den Kochwrasen ungünstig beeinflussen und die Erfassung verschlechtern.
Deshalb muss der Hersteller die konkrete Strömungswirkung untersuchen. CFD-Simulationen können dabei helfen, denn sie machen Wirbel, Totzonen und Strömungswege sichtbar. Aber eine CFD-Grafik allein beweist noch keine gute Funktion.
Gute Produktentwicklung kombiniert deshalb mehrere Methoden:
- CFD-Simulation,
- Strömungsvisualisierung,
- Partikelmessung,
- FID-Messung,
- Temperaturmessung,
- Untersuchungen unter realen Betriebsbedingungen.
Erst das Zusammenspiel dieser Verfahren zeigt, ob eine konkrete Induktionshaube den Kochwrasen tatsächlich stabilisiert, zum Abscheider führt und die gewünschte Abkühlung bewirkt.
Die aktuelle Fachdiskussion über Induktionshauben, Luftmengen, Raumzuluft, Strömungsführung und Kondensation haben wir in einem eigenen Blogbeitrag ausführlich zusammengefasst:
👉 Kritik an Induktionshauben: Fakten, Messungen und offene Fragen
Unsere Position ist klar: Kritik an Induktionshauben ist wichtig und zulässig. Doch sie muss die konkrete Konstruktion betrachten. Außerdem muss sie erklären, wie die ursprüngliche Belastung durch gasförmige Wasser-, Öl- und Fettbestandteile alternativ behandelt werden soll.
Denn die Dämpfe verschwinden nicht, nur weil man eine bestimmte technische Lösung ablehnt.
Diese Fragen sollten Planer und Betreiber stellen
Eine moderne Küchenlüftung darf nicht nur eine bestimmte Luftmenge bewegen. Sie muss die Belastung erfassen, transportieren, behandeln und möglichst kontrolliert aus dem System entfernen.
Planer, Anlagenbauer und Betreiber sollten deshalb folgende Fragen beantworten:
- Welche Kochprozesse erzeugen besonders viel Wärme?
- Welche Aerosole entstehen beim tatsächlichen Betrieb?
- Welche gasförmigen organischen Bestandteile können zusätzlich auftreten?
- Wo sinkt die Temperatur innerhalb der Abluftanlage?
- An welchen Stellen kann Kondensation entstehen?
- Strömt der Kochwrasen tatsächlich durch den Aerosolabscheider?
- Welche Messverfahren wurden zur Bewertung eingesetzt?
- Wie führt die Anlage Kondensate sicher ab?
- Welche Bereiche müssen regelmäßig kontrolliert und gereinigt werden?
- Wie beeinflusst die Raumzuluft den Thermikstrom?
- Welche Wirkung wurde für die konkrete Küchenhaube nachgewiesen?
Je früher die Planung diese Fragen beantwortet, desto geringer ist die Gefahr, dass die Belastung erst später an einer schwer zugänglichen Stelle sichtbar wird.
Mehr Wissen im REVEN-Fachbuch
Die Abbildungen in diesem Blogartikel stammen aus unserem Fachbuch:
„Missverständnisse in der Lüftungstechnik und Luftreinhaltung“
Das Buch erklärt typische Missverständnisse rund um Aerosole, Gase, Dämpfe, Gerüche, Strömung, Abscheidung und Messtechnik. Dabei nutzt es viele einfache Beispiele und anschauliche Zeichnungen.
Weitere Informationen finden Sie in unserem Blogbeitrag:
👉 Neues Buch über Lüftungstechnik und Luftreinhaltung
Das Buch entstand aus dem gleichnamigen Podcast und erschien im cci Buchverlag.
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👉 Missverständnisse in der Lüftungstechnik und Luftreinhaltung
Unsichtbar bedeutet nicht verschwunden
Verdampfte Flüssigkeiten in der Küchenlüftung verdienen deutlich mehr Aufmerksamkeit! Eine trocken und sauber wirkende Küchenhaube beweist nicht automatisch, dass auch die nachgeschaltete Abluftanlage sauber bleibt. Und eine niedrige Partikelkonzentration beweist nicht, dass keine gasförmigen organischen Bestandteile vorhanden sind.
Deshalb müssen wir Aerosole, Dämpfe, Temperaturen, Strömungen und Kondensation gemeinsam betrachten.
Wir müssen außerdem unterschiedliche Messverfahren kombinieren. Die Partikelmessung zeigt Aerosole, während die FID-Messung gasförmige organische Bestandteile sichtbar macht. Temperatur- und Strömungsmessungen ergänzen das Bild.
Induktionshauben können einen technischen Lösungsweg bieten. Ein richtig ausgelegter Induktionsstrom kann den Kochwrasen gezielt führen und unter geeigneten Bedingungen die Kondensation in den zugänglichen Bereich der Küchenhaube verlagern.
Doch auch hier gilt: Nicht der Name des Systems entscheidet. Entscheidend sind die konkrete Konstruktion, die Strömungsführung, die Messwerte und die nachgewiesene Wirkung.
Die zentrale Erkenntnis bleibt:
Nicht alles, was unsichtbar ist, ist verschwunden. Und nicht alles, was später im Abluftkanal kondensiert, war zuvor als Aerosol messbar.
