Luftstrommessgerät

Luftströmungen entstehen unter anderem durch Temperaturunterschiede oder durch gezieltes Einblasen oder Absaugen von Luft. Mit einem Luftstrommessgerät kann die Geschwindigkeit dieser Luftströmung bestimmt werden. Strömt die Luft in geschlossenen Rohrleitungen oder Kanälen, kann aus der Strömungsgeschwindigkeit und dem Querschnitt der Leitung auch berechnet werden, welche Luftmenge bewegt wird. Diese Menge wird als Volumen pro Zeiteinheit z. B. in Liter pro Sekunde oder Kubikmeter pro Minute oder pro Stunde angegeben und als Volumenstrom bezeichnet. Dieser Volumenstrom ist unter anderem für die Funktion von Lüftungs-, Klima- und Druckluftanlagen von Bedeutung.

Beim Luftstrommessgerät gibt es unterschiedliche Messprinzipien zur Ermittlung der Geschwindigkeit. An vielen Stellen im Freien sind Geräte zur Messung der Windgeschwindigkeit installiert, deren Funktion gut erkennbar ist. An Wetterstationen, Gebäuden, Kranen und Windrädern sind fast immer Modelle eingesetzt, bei denen ein horizontal angeordnetes Rad mit speziell geformten Flügeln durch den Wind mehr oder weniger schnell gedreht wird. Andere Gerätetypen messen über den Druckunterschied zwischen strömender und ruhender Luft, über die Abkühlung eines erhitzten Bauteils durch die Luftströmung oder über den Einfluss der Strömung auf Ultraschallsignale.

Hier einige häufige Anwendungen und die dafür geeigneten Luftströmungsmesser:

Auswahlkriterien bei einem Luftstrommessgerät
In den folgenden Abschnitten gehen wir kurz auf die Besonderheiten der verschiedenen Typen ein. Achten Sie bitte unabhängig vom Funktionsprinzip bei der Geräteauswahl für ein Luftstrommessgerät auf folgende Kriterien:

- Messbereich für die Strömungsgeschwindigkeit
- Ermittlung des Volumenstroms
- Eignung für die beabsichtigten stationären oder mobilen Messungen
- Handhabung des Gerätes
- Speicher- und Übertragungsmöglichkeiten
- Kalibrierfähigkeit
- zusätzliche Messgrößen, z. B. Temperatur
- Auswertesoftware
- notwendiges und hilfreiches Zubehör

Luftstrommessgerät mit Hitzedraht
Ein Luftstrommessgerät mit Hitzedraht erlaubt auch bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten präzise Messungen. Die Strömungsgeschwindigkeit wird gemessen, indem deren Einfluss auf das Abkühlverhalten eines erhitzten stromführenden Bauteils ausgewertet wird. Dabei gibt es zwei Varianten. Bei einer Variante wird die Temperatur durch Nachheizen konstant gehalten und der Heizstrom ausgewertet. Bei der anderen Variante bleibt der Heizstrom konstant und der Hitzedraht kühlt in der Luftströmung ab. Damit ändert sich dessen Widerstand. Diese Bauart ist besonders für niedrige Strömungsgeschwindigkeiten geeignet.

Mit ihrer kompakten Form eignen sich die Luftströmungsmesser mit Hitzedraht besonders gut, um die Luftströmungen bei beengten Platzverhältnissen festzustellen. Sie werden gern eingesetzt, um die Strömungsgeschwindigkeiten in engen Schächten zu messen, Luftundichtigkeiten zu lokalisieren oder die Wirksamkeit von Absaugvorrichtungen zu überprüfen. Der Sensorkopf kann mit seinen Durchmesser von beispielsweise nur 8 oder 12 Millimeter auch durch kleine Öffnungen geführt und dann an der gewünschten Messstelle platziert werden. Bei vielen Modellen sitzt der Sensor an einem Teleskopstab, der das Positionieren an der Messstelle zusätzlich erleichtert.

Luftstrommessgerät mit vertikalem oder horizontalem Flügelrad
Bei einem Luftstrommessgerät mit Flügelrad werden die kreisförmig angeordneten Flügel durch die Strömung um ihre Achse gedreht. Die Strömungsgeschwindigkeit wird aus der Anzahl der Umdrehungen pro Zeiteinheit ermittelt. Ein Luftstrommessgerät mit vertikal positioniertem Flügelrad kann nur dann korrekt messen, wenn die Strömung frontal auftrifft. Deshalb wird es meist für Messungen verwendet, bei denen die Strömungsrichtung bekannt ist oder bei denen das Gerät problemlos in die Strömungsrichtung gedreht werden kann.

Ein Luftströmungsmesser mit horizontal drehendem Flügelrad funktioniert unabhängig davon, von welcher Seite er angeströmt wird. Deshalb werden diese Modelle sehr häufig für Windstärkemessungen im Freien verwendet. Die Windaufnahmeflächen sind oft als kleine Halbschalen geformt. Solche Windaufnehmer sind beispielsweise auf Segelbooten, auf Windrädern, an Gebäuden, Industrieanlagen und Kranen fest installiert und messen dort die Windstärke in der Regel am höchsten Punkt. Auch bei vielen Wetterstationen wird die Windstärke durch ein Luftstrommessgerät mit horizontalem Flügelrad gemessen. Die Übertragung der Messwerte vom Sensor an das Auswertegerät funktioniert bei diesen Anwendungen oft drahtlos, so dass keine aufwändige Verkabelung notwendig ist. Bei vielen der Geräte gibt es die Möglichkeit, Grenzwerte einzustellen. Bei Erreichen der Grenzwerte können Alarme ausgelöst oder bestimmte Anlagen gesteuert werden. Bei Gebäuden sind die Windwarner beispielsweise oft mit Markisen oder Außenjalousien gekoppelt, die dann bei starkem Wind automatisch eingefahren werden.

Luftstrommessgerät mit Staurohr
Ein Luftstrommessgerät mit Staurohr bestimmt die Strömungsgeschwindigkeit über den Differenzdruck. Über eine speziell geformte Staudrucksonde wird dazu der Druck der strömenden und der ruhenden Luft aufgenommen. Zur Messung der Luftgeschwindigkeit wird die Hauptöffnung des Staurohrs so ausgerichtet, dass die Strömung direkt auf sie trifft. Über eine zweite Öffnung wird an anderer Stelle den Druck der nicht strömenden Luft aufgenommen. Die Differenz zwischen beiden Drücken wird mit der angeschlossenen Messtechnik ermittelt und über die Bernoullische Gleichung in die Strömungsgeschwindigkeit umgerechnet.

Diese Luftströmungsmesser werden oft zur Messung hoher Strömungsgeschwindigkeiten eingesetzt. Das Messprinzip funktioniert auch bei sehr hohen Temperaturen. Bei der Wahl eines solchen Staurohranemometers muss darauf geachtet werden, dass es Modelle mit verschiedenen Messbereichen gibt. Die Komponenten zur Druckmessung können bei zu starkem Druck zerstört werden. Deshalb werden bei den Spezifikationen der Geräte nicht nur die Obergrenze des Messbereichs, sondern auch der tolerierbare Überdruck und der Berstdruck angegeben. Neben der Strömungsgeschwindigkeit wird oft auch die Temperatur gemessen und bei geschlossenen Rohrleitungen der Volumenstrom berechnet.