Gute Raumluft ist erwünscht
Lüftungs- und Klimatechnik für maximale Behaglichkeit. Teil 3: Wärmerückgewinnung in Zentralluftgeräten
Zur effizienten Wärmerückgewinnung ist bei diesem Zentrallüftungsgerät ein Rotationswärmetauscher (mittleres Modul) eingebaut.
Ein Rotationswärmetauscher macht die Wärme der Abluft mit einem hohen Wirkungsgrad für die Zuluft nutzbar.
Mit einem Kreislaufverbundsystem wird die Wärme der Abluft über einen Wasserkreislauf für die Zuluft bereitgestellt. Energierückgewinnung ist so auch bei räumlich getrennten Zu- und Abluftgeräten möglich.
Beim Plattenwärmetauscher sind die ein- und ausströmende Luft getrennt – die richtige Lösung, wenn die Abluft mit Gerüchen oder anderem Stoffen belastet ist.
Zentrallüftungsgeräte sollen nicht nur frische und gefilterte Luft für das Gebäude liefern, sondern diese auch angenehm temperieren. Damit das energieeffizient gelingt, kommen meist Wärmerückgewinnungssysteme zum Einsatz. Dank ihnen muss weniger zusätzliche Heizenergie bereitgestellt werden, um die Zuluft auf eine angenehme Temperatur zu bringen.
Wie in Teil 1* der Serie über Zentralluftgeräte beschrieben, dienen diese Geräte bei einer Komfortklimatisierung dazu, einen für den Menschen gesunden Luftwechsel im Gebäude sicherzustellen. Zudem sollen sie ein behagliches Raumklima herstellen. Für die „subjektiv empfundene“ Behaglichkeit sind die Temperatur und die Luftfeuchtigkeit der Raumluft wichtige Kriterien. Wenn die Wirkung einer Zentralklimatisierung kritisiert wird, heißt es meistens „Es zieht!“. Gemeint ist ein zu starker Luftzug – dann ist die Ausblasgeschwindigkeit am Luftauslass zu groß oder die Nutzer sitzen näher am Luftauslass als geplant – oder die zugeführte Luft ist unangenehm kühl. Deswegen muss ein Zentralluftgerät die Luft auch erwärmen können.
Wärmeenergie möglichst im Haus halten
Gebäude, z.B. Bürogebäude, werden häufig über Heizkörper, Fußbodenheizungen, Wandheizungen oder Gebläsekonvektoren beheizt. Im Sommer erfolgt das Kühlen oft über dezentrale Systeme. Deshalb muss die Zentrallüftung nicht die komplette Heiz- oder Kühlleistung bereitstellen, die das Gebäude benötigt. Die Zentralluftgeräte müssen somit nur die ins Gebäude eingebrachte Außenluft energieeffizient temperieren. Die preiswerteste und umweltfreundlichste Möglichkeit hierfür ist die Energierückgewinnung (kurz ERG). Oft wird die ERG auch Wärmerückgewinnung (WRG) genannt, weil sie in der Regel vorrangig unter dem Gesichtspunkt „Heizen“ betrachtet wird. Was im Folgenden für den ERG-Einsatz im Winter beschrieben ist, funktioniert (wenn auch nicht ganz so effektiv) auch im Sommer, um die Zuluft etwas abzukühlen.
Bei der ERG wird der Abluft (der verbrauchten Luft, die die Zentralluftanlage aus dem Gebäude abführt) die Wärmeenergie entzogen und für den Zuluftstrom verfügbar gemacht. Dies geschieht je nach Anforderung z.B. mit einem sogenannten „Wärmerad“, im Fachjargon Rotationswärmetauscher genannt, oder mit einem Plattenwärmetauscher oder einem Kreislaufverbundsystem.
Eine effiziente Lösung ist das Wärmerad
Das Wärmerad ist eine rotierende Speichermasse, bei der die Luft durch eine wabenähnliche Struktur hindurchströmt. Dieses Rad ragt sowohl in den Abluft- als auch in den Zuluftkanal des Lüftungsgeräts hinein. So kann warme Abluft im Winter die Waben aufwärmen. Wird der warme Teil des Rads nun in den Zuluftkanal gedreht, kann das Material die aufgenommene Wärme an die kühle Luft abgeben, die von draußen angesaugt wurde. Damit dem Rad genügend Zeit zum Aufnehmen und Abgeben der Wärme bleibt, dreht es sich nur mit wenigen Umdrehungen pro Minute. Ist eine Wärmeübertragung an die Zuluft nicht erforderlich, wird das Wärmerad angehalten.
Plattenwärmetauscher verhindert Vermischen der Zu- und Abluft
Beim Plattenwärmetauscher handelt es sich um ein Metallgebilde, das meist im Gegenstrom (in entgegengesetzter Richtung) kreuzförmig von Zu- und Abluft durchströmt wird. Dabei sind die beiden Luftströme komplett getrennt. Daher kann dieses Prinzip auch bei belasteter Abluft (Staub, Gerüche) genutzt werden. Der Wärmeübergang von der warmen Abluft auf die kühle Zuluft geschieht über die Metallplatten, die die beiden Luftströme voneinander trennen. Abgeschaltet wird diese Wärmerückgewinnung durch einen Bypass – die Zuluft wird um den Wärmetauscher herum geleitet.
Wärmeübertragung auch über Wasserkreislauf möglich
Das Kreislaufverbundsystem kommt in der Regel zum Einsatz, wenn Zu- und Abluft von getrennten Geräten transportiert werden. Bei diesem System wird Abluftwärme in einem Luft-Wasser-Wärmetauscher an einen Flüssigkeitskreislauf übergeben. Die erwärmte Flüssigkeit wird mit einer Pumpe zu einem zweiten Wärmetauscher transportiert, der sich im Zuluftstrom befindet und die Wärme an die kühle Luft abgeben kann. Hier erfolgt keine Wärmeübertragung, wenn die Pumpe steht.
Nacherwärmung ist meist notwendig
Da die ERG nicht immer die erforderliche Leistung bereitstellen kann, um die Zuluft auf z.B. 20°C zu erwärmen (z.B. aufgrund einer niedrigen Ablufttemperatur), wird meistens ein ergänzendes Heizregister im Lüftungsgerät installiert, das den Zuluftstrom nachtemperieren kann. Das Heizregister ist außerdem erforderlich, wenn Luft entfeuchtet wurde – dazu mehr im nächsten Teil unserer Serie über Luftbehandlungsgeräte.
*) Teil 1 in Heft 8/2012
Teil 2 in Heft 9/2012
Autor: Hans-Joachim Heinze, Leitung Schulungsreferat bei der GEA Air Treatment GmbH, Herne
Bilder: GEA
www.gea-airtreatment.de
