Wer will nicht gewinnen?

Wärmerückgewinnung (WRG) liegt voll im Trend: Sie senkt hauptsächlich die Investitions- und Betriebskosten für Heizung und Kühlung und verringert die Schadtstoffemissionen des Gesamtsystems.

Zunächst gibt es drei Arten der Wärmerückgewinnung:
  1. Rekuperative WRG nutzt die thermische Energie der Abluft. Diese Energie wird auf die Zuluft übertragen. Dies übernimmt ein Wärmeübertrager (auch: Wärmetauscher).
  2. Regenerative WRG kommt meist in der dezentralen Lüftung zum Einsatz Dabei kommen vor allem Rotationswärmetauscher und Kreislaufverbundsysteme (Registerwärmetauscher) zum Einsatz.
  3. Wärmerückgewinnung mit Wärmepumpe bezieht sich auf das Konzept, dass die thermische Energie aus der Abluft über eine Wärmepumpe zurückgewonnen wird; diese wiedergewonnene Energie unterstützt gegebenenfalls die Heizung und die Warmwasserbereitung oder wird zur Kühlung eingesetzt.

Übersicht über Arten der Wärmerückgewinnung (WRG)

  Rekuperative WRG WRG mit Wärmepumpe WRG im Kreislaufverbund-system Regenerative WRG
Anwendung Nichtwohngebäude mit kleinen bis großen Luftmengen; Hohe Komfort-anforderungen; Nichtwohngebäude mit mittleren bis großen Luftmengen; Besonders hohe hygienische Anforderungen; weit voneinander entfernte Zu- und Abluftkanäle; Nichtwohngebäude mit mittleren und großen Luftmengen;
Nachteile Feuchte-rückgewinnung nur begrenzt möglich; Höhere Investitionskosten; Kältetechniker erforderlich; Gewicht der Anlage; Effizienznachteile Keine hermetische Trennung von Zu- und Abluft
Vorteile Geringerer Wartungsaufwand (keine Verschleißteile); Hohe Effizienz; Höhere Temperaturniveaus möglich (z.B. zur Warmwasser-bereitung und Heizungs-unterstützung); Vollständige Trennung der Zu- und Abluftkanäle; Hoher Wirkungsgrad bis zu 85%; Kann Kälte und Feuchte wiedergewinnen; kann nicht einfrieren;

Bei der rekuperativen Wärmerückgewinnung kommen hauptsächlich drei Wärmeübertrager zum Einsatz: Rotationswärmetauscher, Plattenwärmetauscher oder Kreislaufverbundsysteme. Doch wo liegen die Unterschiede? Was sind jeweils die Vor- und Nachteile?

Alle Wärmetauscher sind aus einem besonders leitfähigen Material gefertigt, oft Aluminium oder Kunststoff.

Rotationswaermetauscherr

Rotierende Wärmetauscher bestehen aus einem rotierenden Rad mit vielen kleinen Aluminiumkanälen. Durch die (langsame) Rotation durchströmt die kalte Zuluft den erwärmten Aluminiumkanal. Die warme Abluft wärmt die Kanäle auf und überträgt die Wärmeenergie auf die kältere Zuluft. Ein rotierender Wärmetauscher kann im Regelfall niemals einfrieren. Daher wird der hohe Temperaturwirkungsgrad unabhängig von der jeweiligen Außentemperatur aufrechterhalten. Es werden Wirkungsgrade bis zu 90% erreicht. Rotierende Wärmetauscher können auch Kälteenergie wirksam rückgewinnen, und bei zusätzlichem Einsatz von Hygroskopie oder Sorption kann selbst Feuchtigkeit wiedergewonnen werden, was Kosten für die Kühlung einspart.

 

Da die gleichen Flächen mit Ab- und Zuluft in Kontakt kommen, sollten hier keine rotierenden Wärmetauscher eingesetzt werden, wenn ein und dasselbe Lüftungsgerät für Mischanwendungen verwendet wird, beispielsweise als Gerät für den Luftaustausch in Büros und Restaurants.

Plattenwärmetauscher mit separaten Kanälen bannen Kontaminierungsgefahr. Kreuzstrom-Plattenwärmetauscher bestehen aus dünnen Aluminiumlamellen (Platten), die kreuzweise Luftkanäle bilden. Die wärmere Abluft erwärmt die Lamellen, und dadurch wird Wärmeenergie an die kältere Zuluft abgegeben. Gegenstrom-Plattenwärmetauscher entsprechen in ihrer Konstruktion den Kreuzstrom-Wärmetauschern. Sie haben aber auch einen parallelen Abschnitt, sodass die Kontaktfläche größer ist als bei Kreuzstrom-Plattenwärmetauschern.

Plattenwaermetauscher

 

Der Temperaturwirkungsgrad der Plattenwärmetauscher bei gleicher Zu- und Abluft beträgt bis zu 75% in Kreuzstrom-Plattenwärmetauschern, und bis zu 80% in Gegenstrom-Plattenwärmetauschern. Zu- und Abluft haben gänzlich separat geführte Luftkanäle, sodass eventuelle Gerüche oder Partikel in der Abluft nicht in die Zuluft gelangen können.

Verbundsystem

Kreislaufverbundsysteme sind die erste Wahl, wenn große Luftvolumenströme getrennt werden müssen. Sie werden gerne dann verwendet, wenn große Luftvolumenströme getrennt voneinander geführt werden müssen. Sie haben ein Flüssigkeitsregister für die Zuluft und eines für die Abluft. Die Flüssigkeit im Abluftregister wird von der Abluft erwärmt und zum Zuluftregister gepumpt, wo die Zuluft erwärmt wird. Der Temperaturwirkungsgrad bei gleicher Zu- und Abluft beträgt bis zu 75%.

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