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Energieeinsparungen in der Gebäudeklimatisierung

Hocheffizientes Wärmerückgewinnungssystem durch Einsatz reversibler Wärmepumpentechnik EcoCond+

Die Herausforderung im Sinne der Nachhaltigkeit:

Die moderne Architektur wird im zunehmenden Maße durch den Leitgedanken der Nachhaltigkeit beeinflusst. Organisationen wie u.a. das U.S. Green Building Council in Amerika oder auch die Deutsche Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen, entwickeln neue Standards für den Gebäude-Lebenszyklus.

Die steigenden Anforderungen an Wärmedämmung und Luftdichtigkeit von Gebäudehüllen verändern auch die raumklimatischen Bedingungen im Gebäude. In diesem Zusammenhang gewinnen raumlufttechnische Anlagen (RLT) mit Wärmerückgewinnung (WRG-Systeme) immer mehr an Bedeutung, insbes., wenn es darum geht, den Energiebedarf bei der Gebäudeklimatisierung zu reduzieren.

Die Auswahl und Planung eines geeigneten WRG-Systems richtet sich, neben vorgeschriebenen Mindestwerten durch Verordnungen und Normen, auch nach den räumlichen Möglichkeiten der Aufstellung. So wird bei RLT-Anlagen mit räumlich-getrennten Zu- und Abluftsystemen häufig aufgrund fehlender Alternativen das Kreislaufverbundsystem (KVS) eingesetzt. Dieses WRG-System überträgt sensible Wärmemengen indirekt, mit Hilfe eines hydraulischen Pumpensystems zwischen dem Zu- und Abluftstrom.

Durch den doppelten Wärmeübergang ergeben sich Wärmeverluste im System. So liegen die Temperaturübertragungsgrade bei einem Standard-KVS bei durchschnittlich  nur < 60%. Die Optimierung des Übertragungsgrades bis max. < 75% (sog. Hochleistungs-KVS) basierte in der Vergangenheit auf einer Vergrößerung der Wärmeübertragungsfläche in Kombination mit einer Erhöhung des Massendurchsatzes im Pumpensystem.

Doch dieses Prinzip ist in seinen Optimierungsmöglichkeiten begrenzt, weil die Gesamtenergieeffizienz der raumlufttechnischen Anlage nicht mehr weiter erhöht werden kann. Grund ist der Anstieg von Druckverlusten, die im erheblichen Maße die Leistungsaufnahme der Fördermaschinen im WRG-System beeinflussen.

Die Ausgangssituation:

Sollen Raumklima und Energieeffizienz optimiert werden, ist die Weiterentwicklung von noch effizienteren WRG-Systemen unabdingbar. Deren Einsatz ist jedoch nicht isoliert, sondern immer im Gesamtsystem der raumlufttechnischen Anlage zu betrachten. Auf der Grundlage gesammelter Erfahrungen, entwickelte die BerlinerLuft Klimatechnik GmbH ein WRG-System mit optimierter Gesamtenergieeffizienz und verbessertem Temperaturübertragungsgrad, so dass sich der Primärenergiebedarf einer raumlufttechnischen Anlage dauerhaft reduziert.

Die Lösung

Das neue WRG-System EcoCond+ basiert auf den Grundzügen eines Kreislaufverbundsystems, in Kombination mit einer im hydraulischen Pumpenkreislauf integrierten, reversiblen Wärmepumpentechnik. Diese Anlagentechnik besteht aus einer hocheffizienten Kältemittel-Verdichtereinheit (COP ~ 5), einem elektronischen Expansionsorgan sowie zwei Plattenwärmeübertragern, die je nach Betriebszustand der RLT-Anlage, dem Pumpenkreislauf Wärme entziehen (Kühlen) oder Wärme hinzufügen (Heizen). Dieser zusätzlich erzeugte Wärmeeintrag bzw. Wärmeentzug durch die Wärmepumpe, bewirkt eine Steigerung der Temperaturdifferenz an den Lamellenwärmeübertragern im Luftstrom. Dadurch erhöht sich die Wärmeübertragungsleistung bei gleichbleibendem Massenstrom im Pumpenkreislauf, ohne die Wärmeübertragungsfläche zu vergrößern.

Fazit: EcoCond+ steigert nachhaltig den Temperaturübertragungsgrad um bis zu 85% (je nach Außentemperatur), ohne dabei den Druckverlust im WRG-System erhöhen zu müssen.

Die nachhaltigen Stärken:

Das neu entwickelte EcoCond+ - System steigert bei einer Außentemperatur von -12°C im Vergleich zu einem herkömmlichen Hochleistungs-KVS
den Temperatur-übertragungsgrad um bis zu 31%. Trotz der zusätzlichen Antriebsenergie für die Wärmepumpentechnik, reduziert sich ebenfalls der Primärenergieverbrauch und die Betriebskosten der RLT-Anlage reduzieren sich um 35%. Dadurch amortisiert sich das WRG-System schon bereits nach ca. 1,5 Jahren.

Das Besondere: Anders als bei allen anderen WRG-Systemen, steigt beim EcoCond+ der Temperaturübertragungsgrad mit zunehmender  Außentemperatur.

Weitere Stärken:

  •  Umweltfreundliche und ressourcenschonende WRG-Technik
  • Reduzierung von Erzeugeranlagen für die Zuluft-Nachbehandlung (Heizen, Kühlen) und dadurch auch Versorgungsnetze für Pumpenwarm- und kaltwasser
  • WRG-Einheit als kompaktes und platzsparendes System incl. aller hydraulischer und kältetechnischer Komponenten und MSR-Technik, anschlussfertig für die RLT-Anlage

Die Entwickler:

Enrico Stieler, MSR und Softwareentwicklung
Dipl.Ing (BA) Stefan Neupetsch, Technik und Projektabwicklung

Kurzprofil des Unternehmens:

Name: BerlinerLuft. Klimatechnik GmbH -  ein Unternehmen der BerlinerLuft. Unternehmensgruppe
Hauptsitz: Bexbach
Gründungsjahr: 2001
Mitarbeiter: 86l
Lösungen:  Lüftungs- und Klimazentralgeräte, Luftreinhaltungstechnik, Hygiene- und Kompaktklimageräte, Geräte mit integrierter Kälte- MSR Technik
Internationalität:  Deutschland, Austria, Polen, Brasilien, Mexico

URL: www.berlinerluft.de