Luftkanal berechnen
Geben Sie den Volumenstrom und eine der Größen Druckgefälle (Methode konstanten Druckgefälles), Geschwindigkeit oder Durchmesser ein, und Sie erhalten sofort Durchmesser des Rundkanals, Abmessungen eines Rechteckkanals, Geschwindigkeit und dynamischen Druck. Die Gleichungen mit eingesetzten Zahlen stehen unter dem Ergebnis bei „Berechnungsschritte“, Konstanten und Quellen weiter unten bei „Berechnungsgrundlagen“.
Kanaltabelle nach Volumenstrom (konstantes Druckgefälle 1 Pa/m)
Berechnet mit den Anfangswerten des Rechners oben (Druckgefälle 1,0 Pa/m ≈ 0,1 mmWS/m, verzinktes Stahlblech ε 0,09 mm, Luft mit 20 °C). Rundkanaldurchmesser und Geschwindigkeit sind die Werte, bei denen das Druckgefälle genau 1 Pa/m beträgt; der Normdurchmesser und die Rechteckkanäle sind auf 50 mm aufgerundet.
| Volumenstrom m³/h | Volumenstrom CFM | Rundkanal-Ø mm | Geschwindigkeit m/s | Norm-Ø mm | Rechteck 1 : 1, mm | Rechteck 2 : 1, mm | Rechteck 3 : 1, mm |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 500 | 294.3 | 210 | 3.99 | 250 | 200 × 200 | 300 × 150 | 350 × 150 |
| 1 000 | 588.6 | 273 | 4.75 | 300 | 250 × 250 | 400 × 200 | 450 × 150 |
| 2 000 | 1 177 | 354 | 5.65 | 400 | 350 × 350 | 500 × 250 | 600 × 200 |
| 3 000 | 1 766 | 412 | 6.24 | 450 | 400 × 400 | 550 × 300 | 700 × 250 |
| 5 000 | 2 943 | 500 | 7.07 | 550 | 500 × 500 | 700 × 350 | 850 × 300 |
| 7 500 | 4 414 | 583 | 7.81 | 600 | 550 × 550 | 800 × 400 | 1 000 × 350 |
| 10 000 | 5 886 | 650 | 8.37 | 650 | 600 × 600 | 900 × 450 | 1 100 × 400 |
| 15 000 | 8 829 | 758 | 9.24 | 800 | 700 × 700 | 1 000 × 500 | 1 250 × 450 |
| 20 000 | 11 770 | 845 | 9.90 | 850 | 800 × 800 | 1 150 × 600 | 1 400 × 500 |
Die Rechteckkanäle haben bei gleichem Volumenstrom denselben Druckverlust (gleichwertiger Durchmesser nach Huebscher), Breite × Höhe in mm. Für andere Volumenströme, Druckgefälle oder Seitenverhältnisse nutzen Sie den Rechner oben.
Berechnungsgrundlagen
Der Druckverlust im Rundkanal wird mit der Darcy-Weisbach-Gleichung bestimmt, die Rohrreibungszahl mit der Colebrook-Gleichung. Bei der Dimensionierung nach Druckgefälle wird der Durchmesser gesucht, bei dem R dem eingegebenen Wert entspricht; ein Rechteckkanal wird über seinen gleichwertigen Rundkanaldurchmesser angeglichen, der bei gleichem Volumenstrom denselben Druckverlust hat.
| Größe | Gleichung | Erläuterung · Grundlage |
|---|---|---|
| Druckverlust (Darcy-Weisbach) | R = Δp/L = (f / D) · ρV²/2 | R in Pa/m, D in m, ρ in kg/m³, V in m/s. Die Darcy-Gleichung aus dem ASHRAE-Kapitel „Duct Design“ |
| Rohrreibungszahl (Colebrook) | 1/√f = −2 log₁₀( ε/(3,7 D) + 2,51/(Re √f) ) | Re ≥ 2300. f steht auf beiden Seiten und wird daher iterativ gelöst (Start bei der Haaland-Näherung, bis zu einer relativen Änderung von 10⁻¹²). Auch der Übergangsbereich Re 2300 bis 4000 nutzt diese Gleichung, was den Druckverlust eher zu hoch ansetzt |
| Rohrreibungszahl (laminar) | f = 64 / Re | Re < 2300 (Hagen-Poiseuille); im Ergebnis als laminar gekennzeichnet |
| Reynolds-Zahl, dynamischer Druck | Re = V·D / ν, Pv = ρV²/2 | V = Q / A, A = πD²/4 |
| Luftdichte | ρ = p / (R_da · T) | Trockene Luft, p = 101,325 kPa, R_da = 287,042 J/(kg·K) (ASHRAE 2017, Kapitel 1, dieselbe Konstante wie im psychrometrischen Rechner). 1,204 kg/m³ bei 20 °C |
| Viskosität (Sutherland) | μ = μ₀ (T/T₀)^1,5 · (T₀ + S)/(T + S), ν = μ/ρ | Luft: μ₀ = 1,716 × 10⁻⁵ Pa·s, T₀ = 273,15 K, S = 110,4 K (White). Bei 20 °C ist ν = 1,506 × 10⁻⁵ m²/s, innerhalb von 1 % gängiger Stoffwerttabellen |
| Gleichwertiger Durchmesser eines Rechteckkanals (Huebscher) | De = 1,30 (a·b)^0,625 / (a + b)^0,25 | Der Rundkanaldurchmesser mit gleichem Druckverlust bei gleichem Volumenstrom und gleicher Länge (ASHRAE-Kapitel Duct Design). Beispiel: 400 × 200 mm ergibt 305 mm. Die tatsächliche Geschwindigkeit im Rechteckkanal wird separat als Q/(a·b) berechnet |
| Standardabmessungen | D, a, b → ⌈x / 50⌉ × 50 mm | Der Rundkanaldurchmesser und beide Rechteckseiten werden auf 50 mm aufgerundet (bei einer festgelegten Seite nur die freie Seite). Der gleichwertige Durchmesser wächst nur, wenn eine Seite wächst, liegt also auf oder über dem berechneten Wert, und der Druckverlust übersteigt die Eingabe nicht. Geschwindigkeit und Druckverlust werden danach neu berechnet. Prüfen Sie die Größenliste des Herstellers |
| Grenzen für Rechteckkanäle | 1 ≤ a/b ≤ 8, kurze Seite ≥ 50 mm | Über 4 : 1 erscheint eine Warnung (bei gleichem Querschnitt wächst der Umfang, damit auch Druckverlust und Materialbedarf). Über 8 : 1 oder bei einer kurzen Seite unter 50 mm berechnet der Rechner nicht |
Materialrauigkeit ε
Rauigkeitskategorien aus Tabelle 1 des Kapitels „Duct Design“ im ASHRAE Handbook Fundamentals (SI) (Smooth 0,03 · Medium smooth 0,05 · Average 0,09 · Medium rough 0,9 · Rough 3,0 mm). Die Materialbeispiele sind die, die dieselbe Tabelle der jeweiligen Kategorie zuordnet. Dasselbe Material streut je nach Fugenabstand und Ausführung stark; andere Werte geben Sie unter „Eigene Rauigkeit“ ein.
| Material | ε (mm) | ASHRAE-Kategorie |
|---|---|---|
| Verzinktes Stahlblech | 0.09 | Average (mittel) |
| Glatt (gezogenes Rohr, PVC-Rohr) | 0.03 | Smooth (glatt) |
| Handelsübliches Stahlrohr | 0.05 | Medium smooth (mittelglatt) |
| Glaswollekanal (Mineralwolle-Kanal) | 0.9 | Medium rough (mittelrau) |
| Flexrohr (gestreckt) | 3.0 | Rough (rau) |
Stoffwerte von Luft (trockene Luft, 101,325 kPa)
| Temperatur °C | Dichte ρ kg/m³ | Dynamische Viskosität μ Pa·s | Kinematische Viskosität ν m²/s |
|---|---|---|---|
| −20 | 1.3944 | 1.615 × 10⁻⁵ | 1.158 × 10⁻⁵ |
| 0 | 1.2923 | 1.716 × 10⁻⁵ | 1.328 × 10⁻⁵ |
| 20 | 1.2042 | 1.813 × 10⁻⁵ | 1.506 × 10⁻⁵ |
| 40 | 1.1272 | 1.907 × 10⁻⁵ | 1.692 × 10⁻⁵ |
| 60 | 1.0596 | 1.999 × 10⁻⁵ | 1.886 × 10⁻⁵ |
Geschwindigkeit und Druckgefälle wählen
Viele Lehrbücher unterscheiden Niedergeschwindigkeitskanäle (bis 15 m/s) von Hochgeschwindigkeitskanälen mit höheren Geschwindigkeiten. Der Rechner weist darauf hin, wenn die berechnete Geschwindigkeit im Rund- oder Rechteckkanal über 15 m/s liegt.
Bei der Methode konstanten Druckgefälles werden alle Abschnitte mit dem für den Hauptkanal gewählten Druckgefälle je Meter dimensioniert (häufig 0,1 mmWS/m, etwa 1 Pa/m). Sie ändern dazu nur den Volumenstrom je Abschnitt.
Rechenbeispiel
Volumenstrom 10.000 m³/h, Druckgefälle 1,0 Pa/m, verzinktes Stahlblech (ε 0,09 mm), Luft mit 20 °C: Q = 2,778 m³/s, D = 649,9 mm, V = 8,37 m/s, Re = 361.000, f = 0,0154. Auf 50 mm aufgerundet: 650 mm.
Als Rechteckkanal im Verhältnis 2 : 1 ergibt derselbe Kanal rechnerisch 853 × 427 mm, bei Aufrundung beider Seiten auf 50 mm 900 × 450 mm (gleichwertiger Durchmesser 686 mm, tatsächliche Geschwindigkeit 6,86 m/s, Druckgefälle 0,77 Pa/m).
Quellen
- ASHRAE Handbook Fundamentals (SI), Kapitel „Duct Design“: Gleichungen von Darcy und Colebrook, Rauigkeit nach Tabelle 1, gleichwertiger Rundkanaldurchmesser nach Huebscher
- Colebrook, C. F. (1939), Turbulent flow in pipes, Journal of the Institution of Civil Engineers 11
- Huebscher, R. G. (1948), Friction equivalents for round, square and rectangular ducts, ASHVE Transactions 54
- Haaland, S. E. (1983), Simple and explicit formulas for the friction factor in turbulent pipe flow, Journal of Fluids Engineering 105 (Startwert und Kontrolle)
- White, F. M., Viscous Fluid Flow: Konstanten des Sutherland-Gesetzes für Luft
Häufige Fragen
Wie dimensioniere ich einen Luftkanal nach dem Volumenstrom?
Bei der Methode konstanten Druckgefälles legen Sie ein Druckgefälle je Meter für den Hauptkanal fest (häufig 1 Pa/m, 0,1 mmWS/m) und bestimmen für jeden Abschnitt den Durchmesser aus dem Volumenstrom. Beispielsweise ergeben 10.000 m³/h bei 1 Pa/m in verzinktem Stahlblech einen Rundkanal von 650 mm (8,37 m/s) oder 900 × 450 mm als Rechteckkanal im Verhältnis 2 : 1. Gängige Volumenströme sind in der Kanaltabelle oben zusammengestellt.
Welche Strömungsgeschwindigkeit sollte ein Luftkanal haben?
Viele Lehrbücher bezeichnen Kanäle bis 15 m/s als Niedergeschwindigkeitskanäle und schnellere als Hochgeschwindigkeitskanäle; dieser Rechner weist darauf hin, wenn die Geschwindigkeit im Rund- oder Rechteckkanal über 15 m/s liegt. Bei konstantem Druckgefälle von 1 Pa/m liegt die Geschwindigkeit wie in der Tabelle oben bei Volumenströmen von 500 bis 20.000 m³/h bei etwa 4 bis 10 m/s.
Wie rechne ich einen Rechteckkanal in einen Rundkanal um?
Der gleichwertige Rundkanaldurchmesser, der bei gleichem Volumenstrom denselben Druckverlust ergibt, folgt aus der Gleichung von Huebscher: De = 1,30 (ab)^0,625 / (a + b)^0,25. Ein Rechteckkanal von 900 × 450 mm entspricht beispielsweise etwa 686 mm. Das ist ein anderer Wert als der Durchmesser eines Rundkanals mit gleicher Querschnittsfläche.
Sind 0,1 mmWS/m und 1 Pa/m derselbe Wert?
Fast. 0,1 mmWS/m = 0,98 Pa/m und 1 Pa/m = 0,102 mmWS/m. In der Praxis werden beide oft als derselbe Richtwert bezeichnet.
Zuletzt aktualisiert: 2026-10-12.