Willkommen. welcome. bienvenu. Innovative Wärmerückgewinnung Innovative Konzepte der Wärmerückgewinnung in Raumlufttechnischen Anlagen

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1 Willkommen bienvenu welcome Innovative Wärmerückgewinnung Innovative Konzepte der Wärmerückgewinnung in Raumlufttechnischen Anlagen Dr.-Ing. Christoph Kaup

2 Der Referent Geschäftsführender Gesellschafter HOWATHERM Klimatechnik GmbH Stellv. Vorstandsvorsitzender Herstellerverband RLT-Geräte Mitglied EN 1886, EN und EN Mitglied VDI 2071, VDI 3803 und VDI 6022 Lehrbeauftragter am Umweltcampus Birkenfeld HOWATHERM Klimatechnik GmbH 2

3 Die EnEV Energieeinsparverordnung Klimaanlagen und sonstige Anlagen der Raumlufttechnik Alle RLT Anlagen ab m³/h Verpflichtung zur Wärmerückgewinnung Klasse H3 nach EN Maximaler elektrischer Energiebedarf SFP 4 nach EN Zuschlagsregelung für effiziente Wärmerückgewinnung Zuschlagsregelung für zusätzliche Funktionalitäten Verpflichtung zur Nachrüstung bei Erneuerung Dr.-Ing. Christoph Kaup 3

4 EEWärmeG IV. Abwärme 1. Sofern Abwärme durch Wärmepumpen genutzt wird, gelten die Nummern III.1 und III.2 entsprechend. 2. Sofern Abwärme durch raumlufttechnische Anlagen mit Wärmerückgewinnung genutzt wird, gilt diese Nutzung nur dann als Ersatzmaßnahme nach 7 Nr. 1 Buchstabe a, wenn a) der Wärmerückgewinnungsgrad der Anlage mindestens 70 Prozent und b) die aus dem Verhältnis von der aus der Wärmerückgewinnung stammenden und genutzten Wärme zum Stromeinsatz für den Betrieb der raumlufttechnischen Anlage ermittelte Leistungszahl mindestens 10 betragen. 7 Ersatzmaßnahmen Die Pflicht nach 3 Abs. 1 gilt als erfüllt, wenn Verpflichtete den Wärmeenergiebedarf zu mindestens 50 Prozent a) aus Anlagen zur Nutzung von Abwärme nach Maßgabe der Nummer IV der Anlage zu diesem Gesetz oder... Dr.-Ing. Christoph Kaup 4

5 CO 2 Emissionen in Deutschland CO 2 Einsparpotential in Mio. Tonnen 900 Mio. t CO Mio. t CO 2 (25,8 %) = 668 Mio. t CO Heizung 9,1 % Industrie 15,6 % 466 CO 2 Emissionen in Mio. Tonnen Quelle: Umweltbundesamt 2007 Heizung Industrie Elektr. Verkehr Dr.-Ing. Christoph Kaup 5

6 Wohn- und Nichtwohngebäude Landwirt. 7% sonst. NWG 11% EFH 22% Industrie 10% Lager 12% Hotels 1% Anstalten 4% Büro 4% HH 1% MFH 22% RH 6% Wohngebäude 50,5 % Nicht-WG 49,5 % Stand 1991 BRD Dr.-Ing. Christoph Kaup 6

7 Wärmerückgewinnung 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 ENTHALPIE eines Fortluft- oder Außenluftstromes (Wärme oder Kälte) in Verbindung mit einem WRG-System, also durch Wärmeübertragung von Fort- und Außenluftströmen in lüftungstechnischen Prozessen. Dabei wird die zurück gewonnene Wärme entweder dem Ursprungsprozess oder einem anderen Prozess zugeführt. Dr.-Ing. Christoph Kaup S 7

8 Wärmerückgewinnung Wärmerückgewinnung Mit heute verfügbaren Technologien können % des gegenwärtigen Energiebedarfs im Gebäudebereich kostengünstig eingespart werden. Das entspricht einem Energiebedarf von bis zu 840 TWh ( Wh) Der verbleibende Energiebedarf lässt sich mit erneuerbaren Energien decken. In Kombination von Energieeffizienztechniken und solaren Energien können Niedrig-Energie-Gebäude entstehen, die im Jahr mehr Energie erzeugen als sie verbrauchen. Dr.-Ing. Christoph Kaup 8

9 Wärmerückgewinnungssysteme Einteilung der Systeme nach EN 308 und VDI 2071 Ohne äußere Energiezufuhr Kategorie I Rekuperatoren Kategorie II Wärmeübertrager mit zwischengeschaltetem Wärmeübertragermittel Kat. IIa ohne Phasenänderung Kat. IIb mit Phasenänderung Kategorie III Wärmeübertrager mit wärmespeichernder Masse Kat. IIIa nicht hygroskopisch Kat. IIIb hygroskopisch Mit äußere Energiezufuhr Wärmepumpensysteme Dr.-Ing. Christoph Kaup 9

10 Plattenwärmeübertrager Dr.-Ing. Christoph Kaup 10

11 Plattenwärmeübertrager Anordnung Plattenwärmeübertrager Doppelplattenwärmeübertrager (Gegenstromanordnung) Diagonalanordnung Reihenanordnung Dr.-Ing. Christoph Kaup 11

12 Plattenwärmeübertrager Dr.-Ing. Christoph Kaup 12

13 Rotierende Regeneratoren Dr.-Ing. Christoph Kaup S 13

14 Rotierende Regeneratoren Dr.-Ing. Christoph Kaup S 14

15 Umschaltregenerator DE Dr.-Ing. Christoph Kaup 15

16 Wärmerohr Wärmerohre Wärmerohre als Register verbundene Wärmrohre DE Dr.-Ing. Christoph Kaup 16

17 Wärmerohr Dr.-Ing. Christoph Kaup 17

18 Kreislaufverbundsystem DE DE Dr.-Ing. Christoph Kaup 18

19 Mehrfachfunktionale Systeme Mehrfachfunktionale Wärmerückgewinnung auf Basis von Kreislaufverbundsysteme (KVS) Primäre Funktion der Wärmerückgewinnung Wirkungsgrade von 80 % Sekundäre Funktionen der Wärmerückgewinnung Ein- und Auskoppeln von Energieströmen Indirekte Verdunstungskühlung Hybridsysteme Dr.-Ing. Christoph Kaup 19

20 Mehrfachfunktionale Systeme Dr.-Ing. Christoph Kaup 20

21 Mehrfachfunktionalität Dr.-Ing. Christoph Kaup 21

22 Winterbetrieb 20 Abluft 0 Fortluft 15 Zuluft -5 Außenluft 22

23 Übergangsbetrieb 20 Abluft 18 Fortluft + Vereisungsschutz 17 Zuluft 15 Außenluft 23

24 Vereisungsschutz 20 Abluft 0 Fortluft + Vereisungsschutz 5 Zuluft -15 Außenluft 24

25 Nacherwärmung 20 Abluft Nachwärme Indirekte Einspeisung 0 Fortluft 20 Zuluft -5 Außenluft 25

26 Hybride Befeuchtung 20 Abluft Nachwärme Indirekte Einspeisung 0 Fortluft Nachwärme Indirekte Einspeisung 20 Zuluft -5 Außenluft 26

27 Freie Kälte 20 Abluft 9 Fortluft Zuluft 3 Außenluft 27

28 Brauchwasservorerwärmung 30 Abluft 0 Fortluft Zuluft 0 Außenluft 28

29 Übergangsbetrieb 22 Abluft 22 Fortluft 19 Zuluft 19 Außenluft 29

30 Sommerbetrieb 26 Abluft 31 Fortluft 27 Zuluft 32 Außenluft 30

31 Indirekte hybride Befeuchtung 26 Abluft 30 Fortluft 23 Zuluft 32 Außenluft 31

32 Mehrstufige Befeuchtung 26 Abluft 26 Fortluft 21 Zuluft 32 Außenluft 32

33 Mehrstufige Befeuchtung 26 Abluft 25 Fortluft 20 Zuluft 32 Außenluft 33

34 Kältemaschinenbetrieb 26 Abluft 31 Fortluft Nachkälte Indirekte Einspeisung 18 Zuluft 32 Außenluft 34

35 Wärmepumpenbetrieb Entzug Wärme Wärmequelle 20 Abluft 0 Fortluft Nachwärme Indirekte Einspeisung 20 Zuluft -5 Außenluft 35

36 Kältemaschinenbetrieb (hybrid) 26 Abluft 31 Fortluft Nachkälte Indirekte Einspeisung 18 Zuluft 32 Außenluft 36

37 Entfeuchtungsschaltung 26 Abluft 31 Fortluft 17 Zuluft 10 g g 32 Außenluft 12 g 37

38 Entfeuchtungsschaltung Kühlleistung indirekte Verdunstung Kälterückgewinnung Entfeuchtung Resteinspeisung Kältemaschine Volumenstrom 35.7 kw 17.0 kw 35.5 kw m³/h 38

39 Entfeuchtungsschaltung 26 Abluft 27 Fortluft 17 Zuluft 11 g g 32 Außenluft 12 g 39

40 Alle Funktionen 26 Abluft 27 Fortluft 17 Zuluft 9 g 12 9 g 32 Außenluft 12 g 40

41 Raumströmung Dr.-Ing. Christoph Kaup 41

42 Raumströmung Zuluft Abluft Zuluft Abluft Stationäre Raumströmung konventionell Dr.-Ing. Christoph Kaup 42

43 Raumströmung Phase 1 Abluft Zuluft Instationäre Raumströmung Dr.-Ing. Christoph Kaup 43

44 Raumströmung Phase 2 Zuluft Abluft Instationäre Raumströmung Dr.-Ing. Christoph Kaup 44

45 Raumströmung Instationäre Raumströmung Schaltzyklen Dr.-Ing. Christoph Kaup 45

46 Raumströmung instationär stationär Vergleich Strömungsgeschwindigkeiten vertikal LWZ = 1 Dr.-Ing. Christoph Kaup 46

47 Raumströmung Dr.-Ing. Christoph Kaup 47

48 Raumströmung instationär stationär Vergleich Strömungsgeschwindigkeiten horizontal LWZ = 1 Dr.-Ing. Christoph Kaup 48

49 Raumströmung Dr.-Ing. Christoph Kaup 49

50 Raumströmung instationär stationär Vergleich Temperaturen vertikal LWZ = 1 Dr.-Ing. Christoph Kaup 50

51 Raumströmung Dr.-Ing. Christoph Kaup 51

52 Raumströmung instationär stationär Vergleich Tracer CO 2 vertikal LWZ = 1 Dr.-Ing. Christoph Kaup 52

53 Raumströmung Konzentrationsänderung des CO 2 -Tracerstoffs Dr.-Ing. Christoph Kaup 53

54 Raumströmung Dr.-Ing. Christoph Kaup 54

55 Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Innovative Wärmerückgewinnung Innovative Konzepte der Wärmerückgewinnung in Raumlufttechnischen Anlagen Dr.-Ing. Christoph Kaup

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