Hochvakuum und Niedrigvakuum unterscheiden sich bei der Absaugung vor allem im erzeugten Unterdruck und im geförderten Luftvolumen. Niedrigvakuumsysteme arbeiten mit hohem Volumenstrom bei geringem Unterdruck und eignen sich für die großflächige Erfassung von Schweißrauch und Stäuben. Hochvakuumsysteme erzeugen deutlich höheren Unterdruck bei kleinerem Volumenstrom und kommen dort zum Einsatz, wo Schadstoffe direkt an der Entstehungsstelle erfasst werden müssen. Die folgenden Abschnitte klären, welches System für welche Anwendung geeignet ist, was es im Betrieb kostet und ob eine Kombination beider Prinzipien sinnvoll ist.
Wann braucht man Hochvakuum, wann reicht Niedrigvakuum?
Niedrigvakuum reicht aus, wenn Schweißrauch oder Stäube über Absaugarme, Erfassungshauben oder Hallenabsaugung mit großem Querschnitt erfasst werden. Hochvakuum ist notwendig, wenn die Absaugung direkt am Schweißbrenner, an einem engen Werkzeug oder über lange Schlauchleitungen erfolgt, weil dort der Strömungswiderstand hoch ist und ein größerer Unterdruck benötigt wird.
Die Entscheidung hängt von zwei Faktoren ab: dem Abstand zwischen Schadstoffquelle und Erfassungselement sowie dem Querschnitt des Leitungssystems. Ein Absaugarm mit 200 mm Durchmesser an einem stationären Schweißarbeitsplatz arbeitet zuverlässig im Niedrigvakuumbereich. Eine Brennerabsaugung mit 8 bis 12 mm Innendurchmesser direkt am Schweißbrenner benötigt dagegen Unterdrücke, die nur ein Hochvakuumsystem erzeugen kann.
Typische Anwendungsfälle für Niedrigvakuum sind stationäre Schweißrauchabsaugung mit Absaugarm, Schweißkabinen mit Rückwandabsaugung, Absaugtische beim Schweißen sowie zentrale Absauganlagen in Schweißhallen. Hochvakuum wird hingegen eingesetzt bei:
- Brennerabsaugung direkt am MIG/MAG- oder WIG-Brenner
- Punktabsaugung an Roboterschweißanlagen mit engen Zugangsverhältnissen
- Absaugung über lange, dünne Schlauchleitungen
- Prozessen, bei denen der Schweißrauch nicht durch einen Absaugarm erfasst werden kann
Wie unterscheiden sich Druckbereich und Luftvolumen bei beiden Systemen?
Niedrigvakuumsysteme arbeiten typischerweise mit einem statischen Druck von 500 bis 3.000 Pa und fördern dabei große Luftvolumenströme. Hochvakuumsysteme erzeugen Unterdrücke von 10.000 Pa und mehr, fördern dafür aber deutlich kleinere Luftmengen. Beide Systeme können dieselbe Schadstoffmasse abführen, nutzen dafür aber unterschiedliche physikalische Wege.
Das Prinzip dahinter ist einfach: Luftvolumen und Druck stehen in einem umgekehrten Verhältnis zueinander, wenn die abzuführende Schadstoffmenge konstant bleibt. Ein Niedrigvakuumsystem verdünnt den Schweißrauch mit viel Luft und transportiert ihn über großvolumige Rohrleitungen. Ein Hochvakuumsystem saugt einen konzentrierten Rauchstrom über enge Leitungen ab und benötigt dafür einen hohen Unterdruck, um die Strömungswiderstände zu überwinden.
Für die Auslegung einer Absauganlage für Schweißrauch hat das praktische Konsequenzen:
- Niedrigvakuum: Rohrleitungen mit großem Querschnitt, geringere Strömungsgeschwindigkeit, niedrigerer Energiebedarf pro m³ Luft
- Hochvakuum: Schlauch- oder Rohrleitungen mit kleinem Querschnitt, hohe Strömungsgeschwindigkeit, höherer Energiebedarf pro m³ Luft, aber geringeres Gesamtvolumen
Bei der Planung einer zentralen Schweißrauchabsaugung für mehrere Arbeitsplätze ist Niedrigvakuum in der Regel energetisch günstiger. Bei der Brennerabsaugung an automatisierten Schweißanlagen oder Robotern ist Hochvakuum oft die einzig technisch umsetzbare Lösung.
Welche Schadstoffe lassen sich mit Hochvakuum besser absaugen?
Hochvakuum ist besonders effektiv bei der Erfassung von Schweißrauch direkt an der Entstehungsstelle, weil der hohe Unterdruck auch schwere Partikel und Rauchwolken erfasst, bevor sie sich in der Hallenluft verteilen. Für krebserzeugende Stoffe wie Chrom-VI-Verbindungen beim Schweißen hochlegierter Chrom-Nickel-Stähle ist die Erfassung direkt am Brenner die sicherste Methode.
Nach TRGS 528 gilt beim Schweißen hochlegierter Chrom-Nickel-Stähle das Minimierungsgebot für Chrom-VI-Verbindungen. Absauggeräte müssen dabei die Abscheideklasse W3 nach DIN EN ISO 21904 erfüllen. Die Brennerabsaugung mit Hochvakuum kombiniert zwei Vorteile: Sie erfasst den Schweißrauch, bevor er sich ausbreitet, und sie arbeitet mit einem geschlossenen Strömungsweg, der Leckagen minimiert.
Schadstoffe, bei denen Hochvakuum-Brennerabsaugung besonders sinnvoll ist:
- Chrom-VI-Verbindungen beim Schweißen von Edelstahl (TRGS 528, Minimierungsgebot)
- Nickelverbindungen beim Schweißen von Chrom-Nickel-Stählen
- Schweißrauch beim MIG/MAG-Schweißen mit hoher Drahtvorschubgeschwindigkeit
- Rauch beim Laserschweißen mit engem Rauchkegel
- Schweißrauch an Roboterschweißanlagen, wo ein Absaugarm nicht positioniert werden kann
Für Schadstoffe, die sich schnell in der Raumluft verteilen oder an großflächigen Prozessen entstehen, ist Niedrigvakuum mit großem Erfassungsquerschnitt oft wirksamer. Die Gefährdungsbeurteilung nach § 6 GefStoffV ist die Grundlage für die Entscheidung, welches System für den jeweiligen Stoff und Prozess geeignet ist.
Was kostet mehr im Betrieb, Hoch- oder Niedrigvakuumsysteme?
Hochvakuumsysteme haben in der Regel höhere Betriebskosten pro m³ geförderter Luft, weil der Ventilator gegen einen höheren Gegendruck arbeitet. Bei kleinen Volumenströmen können die Gesamtbetriebskosten aber niedriger liegen als bei einem Niedrigvakuumsystem mit großem Volumenstrom. Entscheidend ist der tatsächliche Energiebedarf der gesamten Anlage, nicht der Druck allein.
Ein Vergleich der relevanten Kostenfaktoren:
- Energieverbrauch: Hochvakuumsysteme benötigen mehr Energie pro m³ Luft. Bei kleinen Volumenströmen ist der absolute Verbrauch aber oft geringer als bei einer Niedrigvakuumanlage mit großem Volumenstrom.
- Filterwartung: Hochvakuumsysteme mit Brennerabsaugung laden den Filter mit konzentriertem Schweißrauch. Filterwechselintervalle können kürzer sein als bei Niedrigvakuumsystemen mit stärker verdünntem Rauchstrom.
- Investitionskosten: Hochvakuumgeräte für die Brennerabsaugung sind als Einzelgeräte oft günstiger als eine zentrale Niedrigvakuumanlage. Bei vielen Arbeitsplätzen kann eine zentrale Niedrigvakuumanlage durch den Gleichzeitigkeitsfaktor (GZF) wirtschaftlicher sein.
- Leitungsinstallation: Hochvakuumleitungen haben kleinere Querschnitte und sind günstiger in der Installation. Niedrigvakuumleitungen erfordern größere Rohrdurchmesser und entsprechend höhere Montagekosten.
Der Gleichzeitigkeitsfaktor (GZF) ist bei der Wirtschaftlichkeitsberechnung zentraler Absauganlagen entscheidend. Er beschreibt das Verhältnis der gleichzeitig aktiven Absaugstellen zur Gesamtzahl der Absaugstellen. Durch die Analyse des Gleichzeitigkeitsfaktors lässt sich die Absauganlage abhängig von den tatsächlichen Betriebsabläufen bis zu 40 % kleiner dimensionieren. Bei einem GZF von 0,6 sind zum Beispiel von 20 Schweißarbeitsplätzen nur 12 gleichzeitig aktiv. Das kann eine kleinere Anlagendimensionierung ermöglichen und sowohl Investitions- als auch Betriebskosten reduzieren.
Kann eine Absauganlage beide Vakuumbereiche kombinieren?
Ja, eine Absauganlage kann beide Vakuumbereiche in einem System kombinieren. Solche Hybridlösungen sind in der Praxis verbreitet, wenn an denselben Schweißarbeitsplätzen sowohl Brennerabsaugung als auch Absaugarme eingesetzt werden. Der Hochvakuumteil erfasst den Schweißrauch direkt am Brenner, der Niedrigvakuumteil übernimmt die Resterfassung über Absaugarme oder Hallenabsaugung.
In der Praxis gibt es zwei Wege zur Kombination:
- Separate Systeme: ein Hochvakuumgerät für die Brennerabsaugung und eine separate zentrale Niedrigvakuumanlage für Absaugarme. Diese Lösung ist technisch einfach und ermöglicht unabhängige Wartung beider Systeme.
- Integrierte Systeme: Manche Absauganlagen bieten separate Anschlüsse für Hoch- und Niedrigvakuum über einen gemeinsamen Filter. Das reduziert den Platzbedarf und vereinfacht die Filterwartung.
Die Entscheidung für eine Kombination ist sinnvoll, wenn der Schweißprozess wechselt, zum Beispiel wenn an denselben Arbeitsplätzen sowohl hochlegierte Chrom-Nickel-Stähle als auch Baustahl geschweißt werden. Beim Schweißen von Edelstahl fordert TRGS 528 die Abscheideklasse W3 und die Erfassung direkt an der Entstehungsstelle. Beim Schweißen von Baustahl kann ein Absaugarm im Niedrigvakuumbereich ausreichend sein. Ein Hybridsystem ermöglicht, beide Anforderungen mit einer einzigen Schweißrauch-Absauganlage zu erfüllen.
Wichtig bei der Planung: Die Abscheideklasse muss immer für den kritischsten Schadstoff ausgelegt sein. Wenn krebserzeugende Stoffe wie Chrom-VI-Verbindungen abgesaugt werden, gilt die Abscheideklasse W3 nach DIN EN ISO 21904 für den gesamten Filterweg, unabhängig davon, ob der Schweißrauch über Hochvakuum-Brennerabsaugung oder über einen Niedrigvakuum-Absaugarm zugeführt wird.
Wie ULMATEC bei der Auslegung der richtigen Absauganlage hilft
Die Wahl zwischen Hochvakuum, Niedrigvakuum oder einer Kombination hängt von Werkstoff, Schweißverfahren, Anzahl der Arbeitsplätze und den geltenden Vorschriften ab. Wir analysieren bei ULMATEC den jeweiligen Prozess, den Volumenstrom und die Schadstoffart, bevor wir eine Absauganlage auslegen.
Was wir konkret leisten:
- Prozessanalyse: Schweißverfahren, Werkstoffe, Staubklasse oder Abscheideklasse W1/W2/W3 nach DIN EN ISO 21904
- Auslegung der Erfassungselemente: Brennerabsaugung, Absaugarm, Absaugtisch oder Hallenabsaugung
- Berechnung des Gleichzeitigkeitsfaktors (GZF) für zentrale Anlagen mit mehreren Schweißarbeitsplätzen
- Normkonforme Auslegung nach TRGS 528, GefStoffV und DGUV-Regeln
- Fertigung und Montage der Absauganlage in Deutschland, inklusive technischer Dokumentation
- Unsere Anlagen sind meist förderfähig nach BAFA und KfW. Fragen Sie uns dazu an. Unsere Bewilligungsquote für Förderungen liegt bei 100 %.
Betriebe, die bei einer BG-Prüfung keine ausreichende Absaugtechnik nachweisen können, riskieren Bußgelder, Auflagen und im Schadensfall die persönliche Haftung verantwortlicher Führungskräfte. Wir stellen sicher, dass die Absauganlage den geltenden Normen entspricht und die Investitionssicherheit für den Betreiber gegeben ist. Kontaktieren Sie uns für eine technische Beratung zu Ihrer Schweißrauchabsaugung.