Willkommen. welcome. bienvenu. Raumlufttechnik hx-diagramm Energierückgewinnung und Energieeffizienztechnologien. Dipl.-Ing.

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1 Willkommen bienvenu welcome Raumlufttechnik hx-diagramm Energierückgewinnung und Energieeffizienztechnologien in der Lüftungstechnik Dipl.-Ing. Christian Backes Prof. Dr.-Ing. Christoph Kaup 1

2 Thermodynamische Grundlagen Luft Trockene Luft Gemisch von Gasen: Stickstoff N 2 ~ 78 % Sauerstoff O 2 ~ 21 % Edelgase ~ 1 % Feuchte Luft trockene Luft + Wasserdampf 2

3 Feuchte Luft Konzentrationsmaße Wasserdampfdruck p D Vakuum t Druck des reinen Wasserdampfes auf seine Gefäßwandungen öchster Dampf-Druck, der sich bei einer bestimmten Temperatur einstellen kann. p D = f (T) (vgl. Dampftafel) 3

4 pd' log pd' Feuchte Luft Konzentrationsmaße Wasserdampfdruck p D Der Dampfdruck steigt exponentiell mit der Temperatur an. T 1/T Empirische Berechung p D = 10 (9, ,895 / T) [mbar] 4

5 Feuchte Luft Konzentrationsmaße Die folgenden Gleichungen p D,S = f(t) sind aus Glück, Bernd: Zustands- und Stoffwerte, VEB Verlag für Bauwesen, Berlin, 2. Auflage, 1991 übernommen. p D,S = 611 exp (- 4, , t - 5, t 2-2, t 3-6, t 4 ) [Pa] (Geltungsbereich: -20 C t < 0,01 C, max. Fehler: 0,02%) p D,S = 611 exp (- 1, , t -2, t 2 + 9, t 3-1, t 4 ) [Pa] (Geltungsbereich: 0,01 C t < 100 C, max. Fehler: 0,02%) p D,S = 611 exp ( , t - 2, t 2 + 6, t 3-7, t 4 ) [Pa] (Geltungsbereich: 100 C t < 200 C, max. Fehler: 0,02%) 5

6 Feuchte Luft Konzentrationsmaße Die Sättigungstemperatur t S = f(p D,S ) berechnet sich dann umgedreht nach Glück aus: t S = - 61, ,1386 (ln p D,S ) - 7, (ln p D,S ) 2 + 6, (ln p D,S ) 3-2, (ln p D,S ) 4 [ C] (Geltungsbereich: 103 Pa < p D,S 611,2 Pa, max. Fehler: 0,13%) t S = - 63, ,36859 (ln p D,S ) + 0, (ln p D,S ) 2-7, (ln p D,S ) 3 + 4,81832 (ln p D,S ) 4 [ C] (Geltungsbereich: 611,2 Pa < pd,s Pa, max. Fehler: 0,41%) t S = - 228, ,97037 (ln p D,S ) + 1, (ln p D,S ) 2-0, (ln p D,S ) 3 + 1, (ln p D,S ) 4 [ C] (Geltungsbereich: Pa < p D,S Pa, max. Fehler: 0,05%) 6

7 Feuchte Luft Konzentrationsmaße Wasserdampfdruck p D Vakuum t Bei der größtmöglichen Dampfmenge (Sättigung) ist der Wasserdampfdruck gleich dem Siededruck der entsprechenden Temperatur Temperatur [ C] Dampfdruck p D [bar] 20 0, , , , ,

8 Feuchte Luft Konzentrationsmaße Wasserdampfdruck p D Vakuum t Ideale Gasgleichung: p V = m R T m D = p D V / (R D T) Übung Wie groß ist die max. mögliche Dampfmenge m D bei V = 30 m³ und einer Raumtemperatur von 20 C? Gas Gaskonstante R [J / kg / K] Wasser 461,40 8

9 Feuchte Luft Konzentrationsmaße m D = p D V / (R D T) = / (461,4 293,16) = N m³ kg K m² J Nm K = 0,518 kg ρ = m / V = p / R t = 0,518 / = 17,3 g D /m³ 9

10 Feuchte Luft Konzentrationsmaße Dichte der trockenen Luft ρ tr.l p V = m R T ρ = m / V = p / (R T) [kg/m³] Gas Gaskonstante R [J / kg / K] tr. Luft 287,10 Dichte der trockenen Luft (Meereshöhe, 0 C) ρ tr.l = / (287,1 273,15) = 1,292 kg/m³ Dichte der trockenen Luft (Meereshöhe, 20 C) ρ tr.l = / (287,1 293,15) = 1,204 kg/m³ 10

11 Feuchte Luft Konzentrationsmaße Dichte der feuchten Luft ρ fl ρ = m / V = p / (R T) [kg/m³] Übung (Meereshöhe, 20 C) ρ D = / (461,4 293,15) = 0,749 kg/m³ m D = 0,518 kg D (aus Übung) V D = m D / ρ D = 0,518 / 0,749 = 0,691 m³ (aus Übung) V tr.l = 1-0,691 = 0,309 m³ ρ fl = m tr.l + m D = 0,309 1, ,691 0,749 = 0,8896 kg/m³ 11

12 Feuchte Luft Konzentrationsmaße Partialdruck Wasserdampf p D Luft t wenn neben dem Wasserdampf auch noch Luft vorhanden ist p ges = p trockene Luft + p D (p D von 0 bis p D, je nach relativer Feuchte) Übung Wie ist das Verhältnis des Partialdrucks des Wasserdampfes p D zum Luftdruck bei t = 20 C? 12

13 Feuchte Luft Konzentrationsmaße relative Luftfeuchte φ φ = p D / p D = Partialdruck Wasserdampf Sättigungsdruck (Dampfdruck) 0 φ 1 trockene Luft Feuchte, gesättigte Luft Beschreibt das prozentuale Verhältnis zwischen dem tatsächlichen und dem maximal möglichen Wassergehalt der Luft (Sättigung). 13

14 Feuchte Luft Konzentrationsmaße Partialdruck Wasserdampf p D Luft t wenn neben dem Wasserdampf auch noch Luft vorhanden ist. p ges = p trockene Luft + p D (p D von 0 bis p D, je nach relativer Feuchte) p ges = p trockene Luft + p D φ p D 14

15 Feuchte Luft Konzentrationsmaße absoluter Feuchtegehalt x m feuchte Luft (fl) = m trockene Luft (tr.l) + m D [/ m tr.l ] trockene Luft (Bezugsmasse, da sie unverändert bleibt) m fl / m tr.l = 1 + m D / m tr.l x = m D / m tr.l m fl = m tr.l (1 + x) Kennzeichnet den absoluten Feuchtegehalt der Luft. 15

16 Feuchte Luft Konzentrationsmaße Zusammenhang zwischen x und φ x = m D / m tr.l p D V R tr.l T = = R D T p tr.l V R tr.l p D R D p tr.l = R tr.l p D φ p D ' R D p tr.l p ges - φ p D 287,10 φ p D ' 461,40 p ges - φ p D x = 0,622 φ p D ' p ges - φ p D 16

17 Feuchte Luft Konzentrationsmaße Enthalpie der feuchten Luft h Q = m c t = m h [kg/s KJ / (kg K) K = kj / s = kw)] Q feuchte Luft (fl) = Q trockene Luft (tr.l) + Q D Bezug = 0 C 2 O verdampft bei 0 C = t 1 Dampf ist von t 1 auf t 2 erhitzt Q fl(1-2) = m tr.l c ptr.l (t 2 - t 1 ) + r D m D + m D c pd (t 2 - t 1 ) [/ m tr.l ] ( 2-1 ) fl m D = m c ptr.l (t 2 - t 1) + [r D + c pd (t 2 - t 1 )] tr.l m tr.l 17

18 Feuchte Luft Konzentrationsmaße Enthalpie der feuchten Luft h ( 2-1 ) fl m D = m c ptr.l (t 2 - t 1) + [ r D + c pd (t 2 - t 1 ) ] tr.l Bezug = 1 kg trockene Luft m tr.l (h 2 - h 1 ) fl = c ptr.l (t 2 - t 1 ) + x [ r D + c pd (t 2 - t 1 ) ] Bezug = Tripelpunkt der Wassers mit t 1 und h 1 = 0 h 2fL = c ptr.l t 2 + x (r D(0 C) + c pd t 2 ) h fl = c ptr.l t 2 + x (r D(0 C) + c pd t 2 ) 18

19 Feuchte Luft Konzentrationsmaße Enthalpie der feuchten Luft h h fl = c ptr.l t + x (r D (0 C) + c pd t 2 ) mit: c p Luft = kj/kg/k c p Dampf = 1,86 kj/kg/k r D (0 C) = kj/kg h fl = 1,006 t + x (1,86 t ) 19

20 Feuchte Luft h - x Diagramm Relative Feuchte x = 0,622 φ p D ' p ges - φ p D h ungesättigte Luft φ = 1 h = 1,006 t + x (1,86 t ) Nebelgebiet x 20

21 Feuchte Luft h - x Diagramm Temperatur : x = 0,622 φ p D ' p ges - φ p D h h = 1,006 t + x (1,86 t ) t Steigung der Isothermen: x = 0 h = 1,006 t x 0 h = 1,006 t + x (1,86 t ) (dh / dx) t = konst. = 1,86 t = c pd t + r D = h D x 21

22 Feuchte Luft h - x Diagramm absolute Feuchte, Enthalpie: h x = 0,622 φ p D ' p ges - φ p D h = 1,006 t + x (1,86 t ) Der Anwendungsbereich der gesättigten Luft ist sehr klein: Drehung um Winkel α = r D = kj/kg x 22

23 Feuchte Luft h - x Diagramm nach Richard Mollier (1923) x = 0,622 φ p D ' p ges - φ p D h h = 1,006 t + x (1,86 t ) α t Steigung der Isothermen (Drehung um α = r D ): x 0 h = 1,006 t + x (1,86 t ) (dh/dx) t = konst. = 1,86 t (~waagerecht) x 23

24 Feuchte Luft h - x Diagramm nach Mollier x = 0,622 φ p D ' p ges - φ p D h h = 1,006 t + x (1,86 t ) α h Steigung der Isenthalpen (Drehung um α = r D ): x 24

25 h-x Diagramm t [ C] ρ [kg/m³] φ [%] h [kj/kg trockene Luft ] x [g Wasser /kg trockene Luft ] p ges [hpa] 25

26 h-x Diagramm Randmaßstab h / x 1 beschreibt die Richtung einer Zustandsänderung im h-x Diagramm Beispiel: h / x = 0 h = konstant Isenthalpe Zustandsänderung von

27 h-x Diagramm Taupunkt beschreibt den Zustand gesättigter Luft (φ = 100%) 1 2 x = 0,622 φ p D ' p ges - φ p D Beispiel: Luft 1 t = 20 C / φ = 50 % kühlt auf Taupunkttemperatur ab. x = 0 h / x = x 1 = 7,25 g/kg t 2 = 9,3 C 8 27

28 h-x Diagramm Taupunkt 1 beschreibt den Zustand gesättigter Luft (φ = 100 %) 2 Übung: m³/h Luft kühlen von t = 32 C / φ = 40 % (Normsommer; b o = mbar) auf Taupunkttemperatur ab. Berechnung der erforderlichen Kühlleistung Q K? 28

29 h-x Diagramm Lösung: 1) p D (32 C) = 10 (9, ,895 / T) = 48,01 mbar 2) x (32 C) = 0,622 (0,4 48,01 / ( ,4 48,01) = 12,02 g/kg 3) x / 0,622 = p D ( p D ) p D Taup. = / (0,622 / x + 1) = 19,17 mbar 4) p D = 10 (9, ,895 / T) log (19,17) = 9,333 - (2.334,895 / T) t 2 = 16,89 C 5) ρ 1 ~ p / (R T 1 ) = / (287,2 305,15) = 1,156 kg/m³ 6) h 1 = 1, / (1, ) = 62,9 kj/kg 7) h 2 = 1,006 16, / (1,86 16, ) = 47,4 kj/kg 8) Q K = m h = / ,156 (62,9-47,4) = 49,8 kw 29

30 Luftaufbereitung 2 Erwärmung bei x = konstant Erhitzer Beispiel: Erwärmung von t 1 = -12 C / 100 % (Normwinter ermeskeil) auf t 2 = 35 C Q 1/2 = (h 2 - h 1 ) m tr.l Q 1/2 = (t 2 - t 1 ) m tr.l c ptr.l 1 30

31 Luftaufbereitung 1 Kühlung bei x = konstant trockener Kühler 2 Beispiel: Kühlung von t 1 = 30 C / x = 10 g/kg auf t 2 = 17 C Q 1/2 = (h 2 - h 1 ) m tr.l Q 1/2 = (t 2 - t 1 ) m tr.l c ptr.l 31

32 Luftstrom 2 Luftaufbereitung Luftstrom 1 m 1 x 1 h 1 t 1 Mischluftstrom M m M x M h M t M Mischung zweier Luftströme Mischkammer (mischt 2 Teilluftstöme (1 & 2) zu einem gemeinsamen Luftstrom M) m 2 x 2 h 2 t 2 Erhaltungssatz für Energie: m 1 h 1 + m 2 h 2 = m M h M Erhaltungssatz für Wasser: m 1 x 1 + m 2 x 2 = m M x M 32

33 Luftaufbereitung l 2 m 2 Mischung zweier Luftströme Mischkammer m 1 l 1 M ebelgesetz der Mischkammer: m 1 l 1 l 2 m 2 m 1 l 1 = m 2 l 2 33

34 Luftaufbereitung Mischung zweier Luftströme Mischkammer Übung: - Luftmassenstrom (1) = kg/h t 1 = 20 C / 30 % - Luftmassenstrom (2) = kg/h t 2 = 30 C / 60 % gesucht: h M, x M, t M 34

35 Luftaufbereitung Lösung: 1) p D (20 C) = 10 (9, ,895 / T) = 23,34 mbar 2) x (20 C) = 0,622 (0,3 23,34 / ( ,3 23,34) = 4,33 g/kg 3) h (20 C) = 1, ,33 / (1, ) = 31,15 kj/kg 4) x (30 C) =. 15,99 g/kg 5) h (30 C) =..71,06 kj/kg 6) x M = ( , ,99) / = 8,22 g/kg 7) h M = ( , ,06) / = 44,45 kj/ kg 8) h M = 1,006 t M + x M (1,86 t M ) t M = (h M - x M 2.502) / (1,006 + x M 1,86) = 23,38 C 35

36 Luftaufbereitung M m 2 Mischung zweier Luftströme Mischkammer A Programm m 1 36

37 Luftaufbereitung Befeuchtung Wasser wird Luft im molekularem Zustand beigemischt: Verdunsten (durch zerstäuben von Wasser) Düsen (Luftwäscher) Rotation (Scheibenzerstäuber) Verdunsten (eines Wasserfilms bzw. einer benetzten Oberfläche) Riesel- (Verdunstungs-) Befeuchter ybridbefeuchter Verdampfen (Erzeugen von Wasserdampf) Dampfnetz / Dampfkessel Ambulante Dampferzeuger 37

38 Luftaufbereitung Befeuchtung mit Dampf mit Wasser 38

39 Dampflanze Luftaufbereitung Dampfbefeuchtung Luftstrom 1 Luftstrom 2 Wasserbilanz: m 1 (tr.l) m 1 (tr.l) m 1 x 1 + m D = m 1 x 2 / m 1 x 1 h 1 x 2 h 2 x 2 - x 1 = m D / m 1 t 1 t 2 Energiebilanz: m D x D = h D t D 8 m 1 h 1 + m D h D = m 1 h 2 [ / m 1 ] h 2 - h 1 = m D / m 1 h D Randmaßstab: h / x = m D / m1 h D m D / m 1 h / x = h D = c pd t D + r D 39

40 Feuchte Luft Dampfbefeuchtung Die Richtung der Zustandsänderung h / x ist identisch mit der Enthalpie des zugeführten Dampfes. Die Steigung der Isothermen mit 1,86 t L und die Steigung der Richtungsgeraden der Dampfbefeuchtung mit 1,86 t D unterscheiden sich lediglich geringfügig durch 1,86 (t D - t L ). 40

41 Luftaufbereitung Dampfbefeuchtung h / x = h D = c pd t D + r D Beispiel: (Dampf 100 C) 1 2 h D = 1, Beispiel: Luft 1 t = 20 C / φ = 20 % wird befeuchtet auf x 2 = 10 g/kg. Steigung h / x = kj/kg (Isotherme = kj/kg) quasi isotherm 41

42 Luftaufbereitung Luftstrom 1 Luftstrom 2 Befeuchten mit Wasser m 1 (tr.l) x 1 t K m 1 (tr.l) x 2 Wasserbilanz: m 1 x 1 + m V = m 1 x 2 h 1 t 1 p D1 Wasser m V x V = h w t K 8 h W h 2 t 2 Gesetz nach Dalton: m V = ß A (p D K1 - p D1 ) x~p D m V = ß A (x K1 - x 1 ) x 2 - x 1 = ß A (x K1 - x 1 ) / m 1 42

43 Luftaufbereitung Luftstrom 1 m 1 (tr.l) m x t 1 (tr.l) K 1 x 2 h 1 t 1 Wasser h W h 2 t 2 p D1 m V x V = h w t K 8 Luftstrom 2 Befeuchten mit Wasser Energiebilanz: m 1 h 1 + m V h W = m 1 h 2 [ / m 1 ] h 2 - h 1 = m V / m 1 h W h = ß A (x K1 - x 1 ) / m 1 h W Randmaßstab: h / x = h W = c W t K1 43

44 Feuchte Luft Befeuchten mit Wasser Die Richtung der Zustandsänderung h / x ist identisch mit der spezifischen Enthalpie des zugeführten Wassers. Die Steigung der Isenthalpen mit kj/kg und die Steigung der Richtungsgeraden der Befeuchtung mit Wasser mit c W t K unterscheiden sich lediglich geringfügig durch c W t K. 44

45 Luftaufbereitung Befeuchten mit 2 O 1 tk 2 h / x = h W = c W t K1 Beispiel: (t k = 18 C) h / x = 4,15 18 = 75 kj/kg Beispiel: Luft 1 t = 30 C / φ = 30 % wird befeuchtet mit Wasser auf φ 2 = 80 %. Steigung h / x = 75 kj/kg (Isenthalpe = 0 kj/kg) quasi adiabat 45

46 Luftaufbereitung Befeuchten mit 2 O 1 2 tk Befeuchtungsgrad: η BF = (x 2 - x 1 ) / (x tk - x 1 ) Befeuchtungsgrad: η BF = (t 2 - t 1 ) / (t K - t 1 ) Befeuchtungsgrad: η BF = (1-2) / (1 - t K ) 46

47 Luftaufbereitung Befeuchten mit 2 O 1 Übung: Luftmassenstrom (1) = kg/h mit einer Trockenkugeltemperatur t 1 = 30 C (φ 1 = 30 %) wird adiabat (Wasser 0 C) befeuchtet. η BF = 80 %. ges.: - Feuchtkugeltemperatur t K, - Luftaustrittzustand 2 (h 2, φ 2 ) - benötigte Wassermenge - Verdunstungsleistung - t 2 47

48 Luftaufbereitung Befeuchten mit 2 O tk 1 2 Lösung: (X-Diagramm) Kühlgrenztemperatur: t K = 17,85 C (φ = 100 %) Befeuchtungsgrad: 0,8 = (x 2-7,89) / (12,79-7,89) x 2 = 11,81 g/kg Luftaustrittzustand 2 : h 2 = 50,37 kj/kg t 2 = 20,26 C φ 2 = 79,6 % 48

49 Luftaufbereitung Befeuchten mit 2 O 1 2 Lösung: Befeuchtungswassermenge m BF x = x 2 - x 1 = 11,81-7,89 = 3, kg W / kg tr.l kg tr.l /h = 19,6 Kg W /h Verdunstungsleistung: Q V = m BF ( ,86 t) = 19, = 13,62 kw 49

50 Luftaufbereitung Befeuchten mit 2 O 1 2 Lösung: Luftaustritt t 2 : aus X t 2 = 20,26 C aus Verdunstungsleistung Q V = m BF (2502 1,86 t) = 19, = 13,622 kw Q V = m tr.l c pl (t 1 - t 2 ) t = 13,622 / / 1,006 t = 9,74 K t 2 = 30 9,74 = 20,26 C 50

51 Feuchte Luft Kühlung mit Entfeuchtung Wasserausscheidung und damit Entfeuchtung findet statt, wenn die kälteste Rohroberflächentemperatur des Wärmeübertragers (bei Vorlauf t W EIN z. B. 6 C) unterhalb der Taupunkttemperatur der Luft (Eintrittzustand 1 ) liegt. 51

52 Luftaufbereitung 1 Kühlung mit Entfeuchtung x konstant feuchter Kühler Beispiel: t W AUS 12 C t W EIN 6 C Kühlung von t 1 = 38 C / x = 16 g/kg auf t 2 = 20 C (Kühlmedium: Wasser 6 / 12 C) t W EIN 6 C 38 C / L E1 16 g/kg? t W AUS 12 C 52

53 Feuchte Luft Kühlung mit Entfeuchtung wirksame oder effektive Oberflächentemperatur t O eff (auch Apparatetaupunkt - Näherungsgleichung) In der Klimatechnik: Lamellenabstand etwa 2,5 mm Rippenrohrwirkungsgrad η R ~ 85 % t O eff. liegt um 0,15 (t LE - t W m ) höher als die mittlere Wassertemperatur t Wm t W m = (t W EIN + t W AUS ) / 2 t O eff. = t W m + 0,15 (t LE - t W m ) 53

54 Luftaufbereitung 0 1 t O eff. 13,35 C t W AUS 12 C Kühlung mit Entfeuchtung x konstant feuchter Kühler Beispiel: t Wm = / 2 = 9 C t O eff. = 9 + 0,15 (38-9) = 13,35 C t W EIN 6 C t W EIN 6 C 38 C / 16 g/kg L E1? t W AUS 12 C 54

55 Feuchte Luft Kühlung mit Entfeuchtung einstufig Im h-x Diagramm liegt die Zustandsänderung auf der Geraden 1-0 (0 = gesättigte Luft von der Temperatur der Rohroberfläche t O eff. ), wobei t O eff. vereinfacht unter dem Ansatz einer gleichbleibenden Wassertemperatur (Mittelwert aus Vorlauf und Rücklauf) bei einstufiger Betrachtung als konstant über alle Rohrreihen angenommen wird (Mischungsgleichung). 55

56 Feuchte Luft Kühlung mit Entfeuchtung Entfeuchtungsgrad η K t 1 m 1 / t 1 m Byp t O eff. m 1 - m Byp ebelgesetz der Mischkammer t 1 η K = (x 1 - x 2 ) / (x 1 - x 0 ) η K = (t 1 - t 2 ) / (t 1 - t O eff. ) η K = (l 1 - l 2 ) / (l 1 - l 0 ) m Byp ( l 1 - l 2 ) = (m 1 - m Byp ) ( l 2 - l 0 ) 56

57 Luftaufbereitung t O eff. 13,35 C t W AUS 12 C t W EIN 6 C Kühlung mit Entfeuchtung x konstant feuchter Kühler (einstufig) Beispiel: η K = (t 1 - t 2 ) / (t 1 - t O eff. ) η K = (38-20) / (38-13,35) η K = 73 % x K = 11,4 g/kg t W EIN 6 C 38 C / 16 g/kg L E1? t W AUS 12 C 57

58 Feuchte Luft Kühlung mit Entfeuchtung mehrstufig Tatsächlich verändert sich jedoch die Wassertemperatur und damit t O eff. von Rohrreihe zu Rohrreihe, außerdem sind einige Rohrreihen trocken und andere nass. Die genaue Berechnung für eine reale Abbildung des Kühl- und Entfeuchtungsprozesses muss demnach schrittweise in mehreren Stufen erfolgen. 58

59 Feuchte Luft Kühlung mit Entfeuchtung mehrstufig Bei dieser Vorgehensweise ist t O eff. je Stufe, ausgehend von der jeweils mittleren Wassertemperatur, immer neu zu berechnen. Die Zustandsänderung der Luft verläuft dann tatsächlich nicht auf einer Geraden, sondern mehrstufig auf einer gekrümmten Kurve (s. g. undekurve ). 59

60 Luftaufbereitung einstufig mehrstufig (undekurve) Kühlung mit Entfeuchtung x konstant feuchter Kühler (mehrstufig) Beispiel: Rohroberfläche ist nicht konstant 38 C / 16 g/kg L E1 t W EIN 6 C 20 C 77,4 % t W AUS 12 C 60

61 Luftaufbereitung Wärmerückgewinnung Wärmerückgewinnung (WRG) ist ein Sammelbegriff für Verfahren zur Wiedernutzbarmachung von thermischer Energie in einem Prozess mit mindestens zwei Massenströmen die unterschiedliche Temperaturniveaus besitzen. Ziel der Wärmerückgewinnung ist die Minimierung des Primärenergiebedarfs. Wärmerückgewinnung ist damit die Nutzung der ENTALPIE eines Fortluft- oder Außenluftstromes (Wärme oder Kälte) in Verbindung mit einem WRG-System. WRG ist die Wärmeübertragung von Fort- und Außenluftströmen in lüftungstechnischen Prozessen. Dabei wird die zurück gewonnene Wärme entweder dem Ursprungsprozess oder einem anderen Prozess zugeführt. 61

62 Luftaufbereitung Raum ABL (Abluft) ZUL (Zuluft) ZUL RLT Gerät UML (Umluft) AUL (Außenluft) Wärmerückgewinnung FOL (Fortluft) 62

63 Luftaufbereitung Wärmerückgewinnung (WRG) Rückwärmzahl Ф Ф ZUL = t ZUL - t AUL t ABL - t AUL 20 C Beispiel (m ZUL = m ABL ): t AUL = -10 C t ABL = 20 C Ф = 70 % t ZUL = 0,70 (20 - (-10)) -10 = 11 C -1 C -10 C 11 C 63

64 Luftaufbereitung Wärmerückgewinnung Beispiel (Winterbetrieb): m ZUL = m ABL = kg L /h AUL 1 : -5 C / 80 % ABL 3 : 25 C / 40 % Ф ZUL = 75 % t ZUL = 0, = 17,5 C 1 Q 1/2 = Q 3/4 = / ,001 (17,5 + 5) = 62,6 kw 64

65 Luftaufbereitung Wärmerückgewinnung Beispiel (Sommerbetrieb): m ZUL = m ABL = kg L /h AUL 1 : 32 C / 40 % ABL 3 : 24 C / 40 % Ф ZUL = 75 % t ZUL = 32-0,75 8 = 26 C Q 1/2 = Q 3/4 = / ,001 (32-26) = 16,7 kw 65

66 Luftaufbereitung Wärmerückgewinnung 2 3 Rotationswärmeübertrager: Kondensationsrotor für sensible Energierückgewinnung; latent nur im Kondensationsfall

67 Luftaufbereitung Wärmerückgewinnung 11 Rotationswärmeübertrager: Enthalphierotor für sensible und latente Energierückgewinnung mit hygroskopischer Beschichtung zur zusätzlichen Feuchteübertragung Ф t(21) = t 22 - t 21 t 11 - t 21 Ф x(21) = x 22 - x 21 Ф t Ф x x 11 - x 21 67

68 Luftaufbereitung WRG mit indirekt adiabater Befeuchtung z. B. ybridsystem Mit Befeuchtung in der Abluft 68

69 Luftaufbereitung WRG mit ABL Befeuchtung Beispiel (Sommerbetrieb): m ZUL = m ABL = kg L /h AUL 1 : 32 C / 40 % ABL 3 : 24 C 16,5 C / 40 % Ф ZUL = 75 % t ZUL = 32-0, ,5 = 26 C 20,4 C Q 1/2 = Q 3/4 = / ,001 (32 20,4) = 16,7 KW 32,3 kw 69

70 erzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Raumlufttechnik hx-diagramm Energierückgewinnung und Energieeffizienztechnologien in der Lüftungstechnik Dipl.-Ing. Christian Backes Prof. Dr.-Ing. Christoph Kaup 70