Dipl. -Wirt.-Ing. Carsten Falley Geschäftsführer MENERGA Büro Frankfurt Wirtschaftlicher Sportstättenbau Lüftung Wärmerückgewinnung

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Sarah Schräder
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1 Dipl. -Wirt.-Ing. Carsten Falley Geschäftsführer MENERGA Büro Frankfurt Wirtschaftlicher Sportstättenbau Lüftung Wärmerückgewinnung Frankfurt

2 Wussten Sie schon?

3 Moderne Baukonzepte von hochwärmegedämmten Gebäuden wie zum Beispiel Sporthallen beinhalten eine hohe Luftdichtigkeit der gesamten Gebäudehülle

4 Die Dichtheit der Gebäudehülle ist gem. ENEV (o.g. Tabelle) für eine Duckdifferenz von 50 Pa bestenfalls nachzuweisen

5 Im Weiteren hat die Einhaltung der vorgeschriebenen Dichtigkeit zur Folge, dass über die Infiltrations-/Exfiltrationsrate (bei tatsächlichen Druckverhältnissen) nur noch ein maximaler Fugenluftwechsel in Höhe von ca. 0,1 h-1 erwartet werden kann.

Infiltrations-/Exfiltrationsrate (bei tatsächlichen

6 Beispiel Sporthalle So kann unter Einfluss des Winddrucks für eine beispielhafte 3 Feld Sporthalle mit 1500 m² Grundfläche und 6 m Höhe nur noch ein maximaler Frischluftvolumenstrom (auf Grund von Infiltration/Fugendurchläßigkeit) in Höhe von 900 m³/h zu Stande kommen

Höhe nur noch ein maximaler Frischluftvolumenstrom (auf Grund von

7 Beispiel Sporthalle Dieser Luftvolumenstrom wäre gem. DIN (60 m³/h * Sportler) gerade einmal ausreichend für 15 aktive Sportler. Wobei als Planungsgrundlage mindestens 75 gleichzeitige Nutzer anzunehmen sind d.h m³/h.

8 Der hygienisch erforderliche Frischluftbedarf kann bei der Ausführung eines dichten Gebäudes gem. den Forderungen der ENEV nicht ohne maschinelle Belüftung (mit maximaler Effektivität der Wärmerückgewinnung) erbracht werden.

den Forderungen der ENEV nicht ohne maschinelle

9 Aus diesem Grund müssen Normen und Verordnungen wie zum Beispiel die DIN und andere aufgrund der vorgenannten Erkenntnisse neu überdachte werden. Quelle: DIN Ein Verzicht auf mechanische Lüftung in öffentlichen Gebäuden ist unserer Meinung aufgrund der ENEV und der anzuwendenden Verordnungen nicht mehr möglich

Quelle: DIN 18023 Ein Verzicht auf mechanische Lüftung in öffentlichen Gebäuden

10 Grundlage für die Planung Lüftung in Sporthallen soll sein: Ja Nein* Ja Nein* Quelle: DIN * nicht Stand der Technik

11 Einschließlich der Einhaltung der DIN-EN Quelle: DIN-EN 13779

12 Quelle: DIN-EN 13779

14 Thermodynamische Prozesse im h,x-diagramm Temperatur und Feuchtewerte von ca. 95% aller am Standort Essen auftretenden Außenluftzustände Temperatur in [ C] % Relative Feuchte 10% 15% 20% 30% Behaglichkeitsfeld Heizen Befeuchten Kühlen Entfeuchten Enthalpie 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Mollier h, x-diagramm für feuchte Luft bei 1000 mbar Wasserdampfgehalt in [g Wasser /kg tr.luft ]

Relative Feuchte 10% 15% 20% 30% Behaglichkeitsfeld Heizen Befeuchten Kühlen Entfeuchten Enthalpie 40% 50%

15 Arten der Wärmerückgewinnungssysteme in lufttechnischen Anlagen Vergleich von verschiedenen Systemen zur Wärmerückgewinnung Wärmerückgewinnungsverfahren Regenerative Verfahren Rekuperative Verfahren Verfahren mit rotierender Speichermasse Verfahren mit feststehender Speichermasse Direkte rekuperative Verfahren Indirekte rekuperative Verfahren Latein(Pons) regenerare = wiedererzeugen, v. neuem hervorbringen Latein(Pons) recuperare = wiedererlangen, -bekommen, -gewinnen

rotierender Speichermasse Verfahren mit feststehender Speichermasse Direkte rekuperative Verfahren Indirekte

16 Arten der Wärmerückgewinnungssysteme in lufttechnischen Anlagen Die indirekte rekuperative Wärmerückgewinnung Kreislaufverbundsystem Temperaturwirkungsgrad ca % Luftvolumenströme von m3/h Vorteile Nachteile Keine Schadstoffübertragung beliebiger Einsatzort möglich niedrigste Energierückgewinnung hoher Reinigungsaufwand

17 Arten der Wärmerückgewinnungssysteme in lufttechnischen Anlagen Die direkte rekuperative Wärmerückgewinnung Platten-Wärmeübertrager Temperaturwirkungsgrad ca % ( trocken) Luftvolumenströme von m3/h Vorteile Nachteile Keine Schadstoffübertragung Geringer Wartungsaufwand Zusammenführung aller Luftwege erforderlich Luftleistungen begrenzt

45 55 % ( trocken) Luftvolumenströme von 500 50.

18 Arten der Wärmerückgewinnungssysteme in lufttechnischen Anlagen Die direkte rekuperative Wärmerückgewinnung Doppel-Platten- bzw. Gegenstromwärmeübertrager Temperaturwirkungsgrad ca % ( trocken ) Luftvolumenströme von m3/h Vorteile Nachteile Keine Schadstoffübertragung Geringer Wartungsaufwand Zusammenführung aller Luftwege erforderlich Luftleistungen begrenzt

75 80 % ( trocken ) Luftvolumenströme von 500 50.

19 Arten der Wärmerückgewinnungssysteme in lufttechnischen Anlagen Regenerative Wärmerückgewinnung mit Rotor rotierende Speichermasse Temperaturwirkungsgrad ca % Luftvolumenströme von m3/h Vorteile Nachteile hoher Wärmerückgewinn Feuchterückgewinn Schadstoffübertragung hoher Wartungsaufwand

ca. 65 75 % Luftvolumenströme von 500 100.

20 Arten der Wärmerückgewinnungssysteme in lufttechnischen Anlagen Regenerative Wärmerückgewinnung mit feststehender Speichermasse feststehende Speichermasse Temperaturwirkungsgrad ca. > 90 % Luftvolumenströme von m3/h Vorteile Nachteile In der Regel keine Nachheizung erforderlich Geringer Wartungsaufwand Schadstoffübertragung Luftleistung begrenzt

Temperaturwirkungsgrad ca. > 90 % Luftvolumenströme von 500 50.

21 Rotationswärmeübertrager a Vergleich verschiedener Regeneratoren Speichermasse dreht und wird so durch Abluft- und Außenluftvolumenstrom geführt 20% größere Anströmfläche bei feststehender Speichermasse Rotortiefe ca. 200 bis 250 mm bei einem Druckverlust von ca. p = 150 Pa a Abluft- und Außenluftvolumenstrom werden durch statische Speichermasse geführt Speicherplattenwärmeübertrager T Speichertiefe ca. 900 mm bei gleichem Druckverlust T

22 Regenerative Wärmerückgewinnung MENERGA RESOLAIR -7 C 19 C -12 C 22 C

23 Vorteile regenerative Wärmerückgewinnung + Hohe Wärmerückgewinnungsleistung, % Lüftungswärmebedarf wird annähernd gedeckt, daraus folgt - eventuell keine Nachheizung + Hoher Feuchterückgewinn, 65-75% daraus folgt, - geringere Befeuchterleistung oder völliger Verzicht auf Befeuchtung Einsparung an: - Investitionen: - Heizregister und Steuerungen incl. Verkabelung - Verrohrung im Gebäude - Heizkessel incl. Technikraum und Schornstein - Bereitstellung Befeuchtung - Betriebskosten: - Wärme- und Kälteverbrauch - Umweltentlastung: - z.b. Co2-Steuer

24 Rekuperative Wärmerückgewinnung MENERGA Dosolair Betriebsfall Winter

25 Vorteile: + hohe Wärmerückgewinnungsleistung, Temperaturwirkungsgrad > 78 % + (möglich) adiabatische Kühlung im Wärmetauscher integriert, kühlen ohne Strom Temperaturwirkungsgrad im Kühlfall bis zu 90 % + (möglich) Keine Kälteleitungen bzw. Kaltwasserleitungen erforderlich Einsparung an: - Investitionen: - Heizregister und Steuerungen incl. Verkabelung - Verrohrung im Gebäude - Heizkessel incl. Technikraum und Schornstein - Elektroverteilung - Betriebskosten: - Wärme- und Kälteverbrauch - Umweltentlastung: - z.b. Co2-Steuer

26 Zulufttemperatur [ C] Arten der Wärmerückgewinnungssysteme in lufttechnischen Anlagen Temperaturwirkungsgrade verschiedener Wärmeübertrager 22 C ZU = t ZU - t AU t AB - t AU 20 = 90% KV-System ca. 40% Kreuzstrom- Plattenwärmeübertrager ca. 50% Rotationswärmeübertrager ca. 75% = 75% = 50% = 40% Speicherplattenwärmeübertrager System Resolair = 90% Beispiel: Massenstromverhältnis 0 = 94%, gemäß technischem Gutachten Außenlufttemperatur [ C] = 1; Ablufttemperatur t AB = 22 C; Außenlufttemperatur t AU = -10 C

27 Arten der Wärmerückgewinnungssysteme in lufttechnischen Anlagen Einsparpotentiale Lüftungsart Leistungs- Bereitstellung Wärme Energieverbrauch Wärme- Einsparung CO2-Einsparung Anlage ohne Wärmerückgewinnung 444 kw kwh - - Anlage mit Kreislaufverbundsystem 244 kw kwh kwh 48 t/a Anlage mit Einfachplattentauscher 200 kw kwh kwh 59 t/a Anlage mit Doppelplattentauscher 98 kw kwh kwh 83 t/a Anlage mit Rotationswärmetauscher 110 kw kwh kwh 80 t/a Anlage mit feststehender Speichermasse 30 kw kwh kwh 100 t/a Ablufttemperatur 22 C, Außentemperatur -12 C, Luftleistung m 3 /h 5 Tage pro Woche, 12 Stunden pro Tag, Berechnung nach DIN 4710 für Stuttgart

28 Wo können wir uns steigern? bei rekuperativer WRG?

29 Wärmerückgewinnungsgrad Trocken 80% und höher bei geringen internen Druckverlusten und etwa üblichen Gerätegrößen

34 Forschung

35 Wir danken für Ihre Aufmerksamkeit für weitere Fragen stehen wir gerne zur Verfügung Carsten Falley Frankfurt d

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