Kreislaufverbundsysteme zur Wärmerückgewinnung mit Gegenstrom-Schicht-Wärmeaustauscher Multifunktionale Nutzung in RLT-Anlagen

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1 TFH Berlin 1

2 Quelle: Vortrag Dr. Ing. P. Paikert vom , HdT

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4 4 Thema: Austauschverfahren Gegenstromverfahren: A B Machbarer Temperaturaustauschgrad für beide Medien: 90% Medium A reagiert mit Medium B mit vorgegebener mittlerer Temperaturdifferenz über die gesamte Wärmetauscherfläche. Gleichstromverfahren: A B Machbarer Temperaturaustauschgrad für beide Medien: 40% Medium A reagiert mit Medium B mit der gesamten maximalen Temperaturdifferenz bereits im Wärmetauschereintritt. Kreuzstromverfahren: A1 A A Machbarer Temperaturaustauschgrad für beide Medien: 50% B1 B B Nur am Kreuzungspunkt A1/B reagieren die Medien mit der größten Temperaturdifferenz. An allen anderen Kreuzungspunkten reagieren die Medien mit bereits abgebauter Temperaturdifferenz.

5 5 Prinzipielle Unterschiede Gegenstrom und Gleichstrom (10 C) 8 C Wärmeübertragung über Trennfläche = ekuperator 0 C 1 C (1 C) 10 C (19 C) Gegenstrom: 0 C 8 C 18 0 = 90% 18 0 = 90% 1 C 10 C Austauschgrad bis 90% für beide Medien gleichzeitig Gleichstrom: 0 C 10 C 9 0 = 45% 1 C 19 C 9 0 = 45% Austauschgrad bis 45% für beide Medien gleichzeitig

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8 8 Kältemittel, meist FCKW

9 9 GSWT -to-system Luft-Wasser-Luft-Wärmeaustauscher (thermisch-oszillierend) Funktionsprinzip und Einsatzbereich: GSWT - waagerecht angeordnete Wärmeaustauschermodule ragen gleichzeitig in beide Luftströme hinein und werden von einem Zwischenträgermedium durchströmt. GSWT -senkrecht angeordnete Wärmeaustauschermodule dito wie vor, begrenzt auf m Höhe ca m³/h GSWT -to für thermisch oszillierende Wärmeübertragung zur Wärme- und Kälterückgewinnung gegensinnig tangierende, hintereinander liegende Luftströme. Austauschgrade %, Luftleistungen je Modulblock bis m³/h. Sonderausführung bis m³/h. Geeignet zum Einsatz für Wärmerückgewinnung, Kälterückgewinnung sowie zum Austausch von abgängigen WG-Systeme der 1. und. Generation wie z.b. Plattenwärmetauscher, Wärmerohre oder otationswärmetauscher. Das GSWT -to-system bietet folgende Vorteile: Jeder Wärmeaustauscher besteht aus einzelnen in sich funktionsfähigen absperrbaren und austauschbaren Modulen. Jede Wärmeübertragungsleistung / Anströmgeometrie / Luftleistung durch Wahl der Modulanzahl und Modulbreite möglich. Jeder Temperaturaustauschgrad zwischen % durch Wahl der Wärmetauscheriefe in Luftrichtung machbar. Hohe edundanz und Betriebssicherheit - die Zirkulationspumpe des Wärmezwischenträgermediums ist das einzige bewegliche Teil. Einfache Leistungsreduzierung über FU in der Übergangszeit möglich. Kein Luftbypass erforderlich. Abluftkühlung durch einfache Temperaturdifferenzschaltung - Einschaltung möglich. Die Wärmeübertragung erfolgt bei absolut getrennten Luftströmen also ohne jegliche Kontamination der Außenluft durch Schadstoffe aus der Abluft.00 bis max Länge in Luftrichtung SV Maßskizze: Standardausführung (nebeneinanderliegende Luftströme) H = Ö Ö FO AU 400 L = Ö Ö Temperaturaustauschgrade bei,5 m/h Anströmgeschwindigkeit auf freie Fläche des Wärmetauschers GSWT -to 55 % 65 % 75 % L p Ö AB B = ZU Ö Lieferumfang: GSWT komplett im maßlich angepassten stabilen Gehäuse bzw. mit Einbausatz zum Einsatz im bauseits vorhandenem Gehäuse komplett mit interner Verrohrung, Umwälzpumpe, Glykolfüllung sowie einschließlich aller Funktionsbauteile und Anschlußschalteinheit komplett an- oder eingebaut, anschlußfertig mit Bausteinen zur übergeordneten Kommunikation. Wärmeaustauschergehäuse passend auf alle bauseitigen Gerätefabrikate, beidseits mit evisions- und einigungskammern, auf Wunsch auch Einbau in bauseitige Leergehäuse oder Lieferung mit vorgegebenem Gerätefabrikat. Bei Einbau in gemauerten Luftkanälen/-kammern komplett mit Lieferung der erforderlichen luftseitigenabschottbleche etc.

10 10 Kreislaufverbundsysteme in der weiteren Entwicklung 1. Generation AU 40% L FO 1./. Generation ab 199 ab 1994 ö ö ö AU ZU AU ZU Innenliegende Entlüftung!! 40% - 75% 40% - 75% ö ö ö FO AB FO AB L L. Generation ab 198 / 1985 Außenluft enaissance der KV-Systeme nach 198 durch SEW-Gegenstrom- Technik Eintritt Austritt Austritt 65% - 80% Eintritt Fortluft

11 Basiseigenschaft WG-System Hygiene VDI Norm für Wärmerückgewinnungssysteme [VDI 071] Tabelle 4. Bewertung des Übertragungsverhaltens in bezug auf Sch adstoffe und Gerüche Zum Beispiel Kategorie 1.1 /.1. /.1.1 Kategorie/Sinnbild 0 ungeeignet; geeignet 1 ekuperative Systeme 1.1 Plattenwärmeaustauscher Eintritt Austritt Außenluft Fortluft Austritt Eintritt.1. Gegenstrom-Schicht- Wärmeaustauscher Eintritt Austritt Außenluft Austritt M Fortluft M Eintritt.1.1 otor mit Sorption Eintritt Austritt Außenluft Austritt t+x Fortluft Eintritt A geringe Übertr. v. Schad- und Geruchstoffen v. d. FO zur AU zulässig B keine Übertragung bei normaler Betriebsweise zulässig C auch bei Betriebsstörung oder Defekt keine Übertragung zulässig Zulässige Übertragungsrate A B C A B C A B C Belast. durch Gerüche 0 0 Belast. durch Keime Belast. Belast. durch Fasern durch Öl- oder oder Stäube Fettpartikel Belast. durch Gase 1 0 Narkosegase Ausgasung Desinfektionsgase auchgase Anforderung A Zulässige B C Übertragungsrate Art der Belastung 0 ungeeignet geeignet WG-System im Kreislaufverbund mit absolut getrennten Luftströmen Ein wesentlicher Aspekt gegen Infektionen oder gegen Ausbreitung anderer Keime, Schadgase etc. TFH Berlin 11

12 1 Basiseigenschaft WG-System Der GSWT - Gegenstrom-Schicht-Wärmeaustauscher - in Einzelteile zerlegbar durchgehende Lamellen ohne innere Stoßstellen durchgehende Lamellen ohne innere Stoßstellen Schmutzpartikel Trennflächen reinigungsaktive Strömungskanäle Gegenstrom-Verschaltung 99% eine Innovation von SEW 100% reinigungsfähig durch ohne Schmutz- und Gleichrichterfunktion Bakteriennester im Wärmetauscher sichere Kondensatableitung aus dem Wärmetauscher bei Entfeuchtung 100% desinfizier- und dekontaminierbar automatische Entlüftung der Gegenstrom-Verschaltung über das patentierte Strömungsdifferenzdruckverfahren

13 FO t Vent = t FO -5K AU t<16 C Primärenergievergleich von WG-Systemen Wärmepumpe Kreuzstrom-Plattenwärmetauscher Kreislaufverbund-System Direktverdampfertyp ückwärmzahl 55% ückwärmzahl 75% p L = 150 Pa + 50 Pa Luftzusammenführung AB = C t Kond. = t ZU +5K ZU = C W el, WP = 6.44 kwh el /a=w PE = 19.0 kwh th /a W el, Vent = 1.58 kwh el /a=w PE =.774 kwh th /a W PE =.806 kwh th /a 5.54 PEF = = 1, optional für bessere egelbarkeit optional für bessere egelbarkeit p L = 150 Pa + 50 Pa Luftzusammenführung p L = 150 Pa + 50 Pa Luftzusammenführung AU t<16 C FO AB = C ZU C p L = 150 Pa + 50 Pa Luftzusammenführung W NE = kwh th /a = W PE = kwh th /a W el, Vent PWT = 1.58 kwh el /a = W PE =.774 kwh th /a W el, NE = 46 kwh el /a = W PE = 78 kwh th /a W PE = 0.50 kwh th /a 5.54 PEF = = 1, AU t<16 C p L = 00 Pa FO AB = C ZU C W NE = 8.88 kwh th /a = W PE = 8.88 kwh th /a W el, KVS = kwh el /a = W PE = kwh th /a W el, NE = 11 kwh el /a = W PE = 6 kwh th /a W PE = 14.4 kwh th /a 5.54 PEF =, p L = 00 Pa Angaben kwh/a bezogen auf m³/h Heizbedarf bei t ZU = C: 5.54 kwh th /a je m³/h, Vollastbetrieb bis t AU < 16 C TFH Berlin 1 7

14 1.1

15 1.

16 Basiseigenschaft WG-System Hygiene VDI Norm für Wärmerückgewinnungssysteme [VDI 071] Tabelle 4. Bewertung des Übertragungsverhaltens in bezug auf Sch adstoffe und Gerüche Zum Beispiel Kategorie 1.1 /.1. /.1.1 Kategorie/Sinnbild 0 ungeeignet; geeignet 1 ekuperative Systeme 1.1 Plattenwärmeaustauscher Eintritt Austritt Außenluft Fortluft Austritt Eintritt.1. Gegenstrom-Schicht- Wärmeaustauscher Eintritt Austritt Außenluft Austritt M Fortluft M Eintritt.1.1 otor mit Sorption Eintritt Austritt Außenluft Austritt t+x Fortluft Eintritt A geringe Übertr. v. Schad- und Geruchstoffen v. d. FO zur AU zulässig B keine Übertragung bei normaler Betriebsweise zulässig C auch bei Betriebsstörung oder Defekt keine Übertragung zulässig Zulässige Übertragungsrate A B C A B C A B C Belast. durch Gerüche 0 0 Belast. durch Keime Belast. Belast. durch Fasern durch Öl- oder oder Stäube Fettpartikel Belast. durch Gase 1 0 Narkosegase Ausgasung Desinfektionsgase auchgase Anforderung A Zulässige B C Übertragungsrate Art der Belastung 0 ungeeignet geeignet WG-System im Kreislaufverbund mit absolut getrennten Luftströmen Ein wesentlicher Aspekt gegen Infektionen oder gegen Ausbreitung anderer Keime, Schadgase etc. TFH Berlin 14

17 15 Basiseigenschaft WG-System Der GSWT - Gegenstrom-Schicht-Wärmeaustauscher - in Einzelteile zerlegbar durchgehende Lamellen ohne innere Stoßstellen durchgehende Lamellen ohne innere Stoßstellen Schmutzpartikel Trennflächen reinigungsaktive Strömungskanäle Gegenstrom-Verschaltung 99% eine Innovation von SEW 100% reinigungsfähig durch ohne Schmutz- und Gleichrichterfunktion Bakteriennester im Wärmetauscher sichere Kondensatableitung aus dem Wärmetauscher bei Entfeuchtung 100% desinfizier- und dekontaminierbar automatische Entlüftung der Gegenstrom-Verschaltung über das patentierte Strömungsdifferenzdruckverfahren

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19 17 ückwärmzahl eines Einzel-Wärmeaustauschers, hier am Beispiel eines Gegenstrom-Schicht-Wärmeaustauschers - GSWT Luftaustritt tla = 8 C t t t Wassereintritt Wasseraustritt WE = 0 C twa= 1 C WE LA : 0 C : 8 C t t WA LE Lufteintritt 1000 m /h tle = 10 C : 1 C : 10 C Der Gegenstrom-Schicht-Wärmetauscher dient dem Wärmeaustausch zwischen gasförmigen und flüssigen Medien (Luft / Wasser). Die GSWT - Module besitzen eine spezielle patentierte Gegenstrom-Verschaltung, womit eine Wärmeübertragung bis auf geringste Temperaturgrade erreicht wird. Der GSWT überträgt nicht nur Wärmemengen, sondern auch die Temperaturpotenziale der austauschenden Medien. So wird die relative Kälte z.b. der Außenluft im Winter von angenommen 10 C mit einer Differenz von nur K auf das Wasser mit 1 C übertragen und die relative Heizwärme des Wassers mit 0 C ebenfalls nur mit C auf die zu erwärmende Außenluft mit 8 C übertragen. Daraus ergibt sich konkret : Austauschgrad wasserseitig = (t WE - t (t WE- t ) ) WA LE = = 18 0 = 0,9 = 90% Austauschgrad luftseitig = (t LA - t LE) ) - t (t WE LE = = 18 0 = 0,9 = 90% Das Wärmepotenzial des Wassers ist nach dem Wärmeaustausch auf der Luft. Das Kältepotenzial der Luft ist nach dem Wärmeaustausch auf dem Wasser.

20 18 ückwärmzahl eines KV-Systems, hier GSWT -System mit einer ückwärmzahl von 80% Fortluft t Abluft t1 t t max Außenluft =t1-t11 = t11 - t1 t Fortluft = t1 - t t t Fluid Außenluft = = t1 - t t Außenluft t max = t11 - t1 =t1-t11 t1 Fortluft = t Fortluft t max = t1 - t =t1-t11 Außenluft t11 Zuluft t1 Fluid = t t Fluid max = t1 - t =t1-t11 Bestimmung der Temperaturen ggf. itterativ, alle Differenzen als Beträge 0 C 8 C 6 C 1 C 10 C 8 C

21 19 Anmerkung zur Kurzauslegung: Der Systemaustauschgrad sollte nicht höher als 80 % angenommen werden, die Fortluft sollte bei möglichem Kondensatanfall auf nur +1 C ausgekühlt werden. Die Berechnung der Zulufttemperaturen erfolgt dann über Formel Pkt. b.

22 Effizienz - Wirkung Hier eine Effizienz-Berechnung für den einzelnen Wärmetauscher: Luftstrom : m³/h Luftseitiger Druckverlust : 0 Pa Wirkungsgrad Ventilator + Motor :6% Aufwand für den Ventilator = 97 W Aufwand für die Pumpe = 1 W Nutzen Wärmeübertragung = W Nutzen Kälteübertragung = W Wassermenge : 86 l/h Wasserseitiger Druckverlust : 119 kpa Wirkungsgrad Pumpe + Motor :45% Effizienzgradient = Verhältnis Aufwand : Nutzen Aufwand Nutzen 97W+1W W gradient = = = Mit 1 Teil Strom werden mehr als 50 Teile Wärme / Kälte übertragen!!! Die hohe Effizienz des Wärmeaustauschers führt in Folge zu hocheffizienten und multifunktional nutzbaren Gesamtsystemen!!! Für WG-Systeme werden im Jahresmittel Effizienzwerte von > 1 : 0 erzielt ~ 1:51 TFH Berlin 0

23 1 Fortluft Abluft Schema gemäß VDI aum Außenluft WG VE KÜ NE Zuluft Fortluft Abluft Schema gemäß VDI ückkühlung freie Kühlung NE NK aum + (-) (+) Außenluft GSWT VE KÜ NE Zuluft Nutzung des Wärmerückgewinnungssystems zur Vorwärmung der Außenluft, Kälterückgewinnung und adiabatischen Kühlung Nutzung der Außenluftkälte zur freien Kühlung Nutzung des Fortluft-Wärmetauschers als ückkühlwerk Stetige Optimierung des Austauschgrades über das Wasserverhältnis bei variablem Volumenstrom oder wechselnden Enthalpien in der Fortluft keine Umluftschaltung erforderlich

24 Thema: Kühlung ohne Kältemaschine und ohne FCKW Mit dem Einsatz von hocheffizienten Gegenstrom-Schicht-Wärmtauschern (GSWT) erreichen kreislaufverbundene Wärmerückgewinnungs-Systeme einen Temperatur-Austauschgrad von 80 %. Dadurch sind Wärme- und Kältequellen auch bei geringsten Temperaturdifferenzen noch effektiv nutzbar. Es sei an den bekannten physikalischen Effekt der Abkühlung von Luft bei Befeuchtung erinnert, was wiederum dazu führt, daß zum Teil auf den Einsatz der Kältemaschine mit hohem Primärenergie-Bedarf und umweltgefährdenden FCKW verzichtet werden kann! Die Kältegewinnung erfolgt beim GSWT-System z.b. durch das Verdunsten der ohnehin vorhandenen Fortluft. Dasselbe Wärmeaustauscher-System, mit welchem im Winter die Wärme aus der Fortluft auf die Außenluft übertragen wird, wird nun die Kälte aus der Fortluft auf die Außenluft übertragen. Siehe dazu untenstehendes Anlagenschema zu den Beispielrechnungen, hier Kühlfall Nr. 6 Sommer : C/40% x=1 g/kg h=6 kj/kg 4 C/40% x=1 g/kg h=65 kj/kg,8 C/69% x=1 g/kg h=5,5 kj/kg 6 C/57% x=1 g/kg h=56,8 kj/kg 0, C/96% x=14,4 g/kg h=56,9 kj/kg 1,4 C/50% x=14,4 g/kg h=68,5 kj/kg,4 C/44% x=14,4 g/kg h=70,6 kj/kg aumtemperatur So -6 C Stadtwasser Zuluft Abluft Außenluft -10 C/80% x=1, g/kg h=-6,9 kj/kg -8,5 C/71% x=1, g/kg h=-5, kj/kg Gegenstrom-Schicht- Wärmetauscher (GSWT) t = 1 = =90% 17, C/11% x=1, g/kg h=0,7 kj/kg aumtemperatur Wi C Wabenbefeuchter C/17% x= g/kg h=0,6 kj/kg Gegenstrom-Schicht- Wärmetauscher (GSWT) t = 1 = =90% -, C/96% x= g/kg h=5, kj/kg -0,7 C/84% x= g/kg h=6,8 kj/kg Winter : Tabelle mit Beispielrechnungen bei mittleren Feuchtewerten und maximal anzunehmenden Temperaturen der Außenluft. Die Tabellenwerte basieren auf einem Befeuchtungswirkungsgrad des Wabenbefeuchters von ca. 9 %. Der Primärenergie-Aufwand zur Überwindung der luftseitigen Widerstände für Wärmetauscher und Befeuchter beträgt ca. 160 W je Außenluftfeuchte Kühlfall Nr. Monat mittlere Aul.- Feuchte = Abluftfeuchte [g/kg tr.l. ] max. anzunehmende Aul.-Tem p. [ C] Temp.-Erhöhung durch Ventil. auf [ C] gekühlte Zuluft [ C] Abluft nach DIN 1946 [ C] adiabat. gekühlte Fortluft [ C] 1 März / Dez 4, ,5, 1, April / Nov 5, ,5,6 1, Mai / Okt 6, ,8 4,0 15, Juni / Sept 8, , 4,4 16, Juli / Aug 9, 0 0,5 5, 17, max. Temp. 1,0 4,8 6,0 0, max. Feuchte 15,0 6 8,4 6,0, Kühlleistung je m³/h L=1, kg/m ³ [W /1.000 m ³/h] h,x-diagramm für feuchte Luft bei 101 mbar. Die in der Tabelle aufgeführten Kühlfälle 1-7 verlaufen entlang der blauen Linien Die adiabatische Kühlung ist u.a. abhängig von deraußen- bzw. Fortluftfeuchte. Dazu nachstehende Tabelle, die aufzeigt, wieviele Stunden im Jahr auf bestimmte Feuchtewerte fallen (hier Testreferenzjahr DWD für Luftfeuchte 10 [g/kg tr.l. ] 15 Kühlfall Nr. Jahresstunden im jeweiligen Feuchtebereich [h/a] [g/kg tr.l. ] 1 0,0-4,.904 4,4-5, , - 6, ,6-8, , - 9, , - 1, ,1-15,0 170

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26 4 Arten von adiabatischen Befeuchtern: ieselbefeuchter: - Umlaufsystem - Frischwassersystem - Stand- und Verschleißteil im Frischwassersystem Sprühbefeuchter: Ultraschallbefeuchter: Sonderbauart: Wärmetauscher und Befeuchterkörper in einem Bauteil.

27 5 Hocheffizientes Gegenstrom-Schicht-Wärmeaustauschersystem zur multifunktionalen Nutzung

28 6 Hocheffizientes Gegenstrom-Schicht-Wärmeaustauschersystem zur multifunktionalen Nutzung

29 7 Hocheffizientes Gegenstrom-Schicht-Wärmeaustauschersystem zur multifunktionalen Nutzung

30 8 Höchste Solarwärmenutzung auf niedrigstem Temperaturniveau durch einfache Einspeisung in lüftungstechnische Anlagen M Kollektorfeld Umwälzpumpe Solarkreislauf Speicher M 50 C 5 C 5 C Heizkessel Solaranlagenkreislauf M M 80 C Austreiber Verdampfer Absorptionskälteanlage Kondensator Absorber M Fortluft Abluft GSWT Fabr. SEW M Vorkühlkreislauf Kälteanlagenkreislauf M Hauptumwälzpumpe Umwälzpumpe Kaltwasser aum Entfeuchtungskreislauf Solarwärmekreislauf ab 0 C Außenluft Zuluft GSWT Fabr. SEW GSWT Fabr. SEW - Ein Weg hin zur wirtschaftlichen Solarwärmenutzung -

31 9

32 0 Eignung von Wärmerückgewinnungssystemen zur Solarenergienutzung in raumlufttechnischen Anlagen [ C] 4 Zuluft-Temperatur ückwärmzahl = 0,64 Soll-Zuluft- Temperatur 0 18 erbrachte Solarenergie Nacherwärmerenergie Darstellung der unterschiedlichen Energien anhand der Zulufttemperaturen einer WG-Anlage mit einer ückwärmzahl = 0,64 bei Nur-WG- Betrieb und aufgeschalteter Solarwärme erbrachte WG-Energie (100 m² Vakuumkollektorfläche, Abluft= Soll-Zulufttemperatur = C, bewölkte Februartage) Uhr Wahre- Orts-Zeit [ C] Zuluft-Temperatur ückwärmzahl = 0,8 4 speicherbare Heizenergie Soll-Zuluft- Temperatur erbrachte Solarenergie Darstellung der unterschiedlichen Energien anhand der Zulufttemperaturen einer WG-Anlage mit einer ückwärmzahl = 0,8 bei Nur-WG- Betrieb und aufgeschalteter Solarwärme. Nacherwärmerenergie 14 erbrachte WG-Energie (100 m² Vakuumkollektorfläche, Abluft= Soll-Zulufttemperatur = C, bewölkte Februartage) Uhr Wahre- Orts-Zeit

33 Fortluft BT 1 AuL siehe Detail Dezentrale Klimaanlage Zuluft Bauteil 1 Abluft Bauteil 1 Heizkessel Abluft Bauteil Im Gebäudekomplex gut plazierte dezentral-autarke Lüftungszentralen je Bauteil, je Geschoss oder je Nutzungseinheit auf dem Dach, im Keller oder in der Mitte Freie Technikfläche Copyright SEW GmbH, Kempen Zuluft Bauteil Fortluft BT siehe Detail Aul Freie Technikfläche Detail: Lüftungsanlage mit Kälteerzeugung und ückkülung Abluft Bauteil Zuluft z.b. OP-Zentrale Zuluft Bauteil siehe Detail Fortluft BT AuL Vorteile: Optimierte Luftverteilung, kurze Kanalwege Geringere Ventilatorleistung eduzierte Elektroleistung eduzierter Notstrom Bauteil-dezentrale Luft- und Klimatechnik mit multifunktionaler ückgewinnungstechnik ückgewinnungsgrade Wärme und Kälte bis 80% Nachheizleistung nur noch ca. 0% mit Niedertemperaturwärme ab 40 C Mechanische Kälte um ca. 50% reduziert Integrierte Kältemaschine Wegfall von ückkühlwerken TFH Berlin 1 0

34 8. b) Multifunktionales Wärmerückgewinnungssystem mit autarken Funktionsbereichen zur Nachtkältegewinnung / Bauteilkühlung Fortluft Abluft Tagesspitzenlastkühlung, Bauteilkühlung, Kühldeckenkühlung Kältemaschinen- ückkühlung Autarker Funktionsbereich WG-Fortluft Nachtkältegewinnung Freie Kühlung aumluftkühler x Pufferspeicher Betriebssichere Siemens SPS-Automatisierung mit bewährtem Step 7- Programm Autarker Funktionsbereich WG-Außenluft Nachtkältekühlung Kältemaschine Kaltwasserteil Außenluft Zuluft

35 ückkühlung von echenzentren Lösung 1: Vorrangig mit Naturkühlung in Form indirekt adiab. Verdunstungskühlung kühlen und nachrangig bei Bedarf mit mechanischer Kälteerzeugung und passenden aumluftkühlgeräten nachkühlen ückluftbypass (DP) (Ausführung bei Wasserbetrieb ohne Glycol) Fortluft Außenluft C / 40% r.f. ückkühlwasser mit Abwärme echenzentrum + Abwärme / mech. Kälte 8 C - 5 C * Vorkühlung 18 C - 5 C ückkühlwasser mit Abwärme echenzentrum + 8 C ggf. Nachkühlung 18 C 18 C 0 C 0 C 0 C 18 C 8 C 8 C 0 C 0 C 0 C 0 C

36 4

37 5 eferenzprojekt: Bundeskanzleramt, Berlin Architekten: Axel Schultes und Charlotte Frank Ingenieur Planung: Schmidt euter Partner, Köln Seit 198 werden Lüftungs- und Klimaanlagen zur keim- und schadstoffübertragungsfreien Wärmerückgewinnung und FCKW-freien Naturkühlung mit hocheffizienter GSWT -Technologie ausgerüstet. Durch den Einsatz dieser Wärmerückgewinnungs- technologie zur Lufterwärmung und Luftkühlung im Neubau des Bundeskanzleramt in Berlin konnten für insgesamt 4 lüftungstechnische Anlagen mit einer Außenluftleistung von ca m³/h folgende Leistungseinsparungen erzielt werden: Durch Wärmerückgewinnungstechnik verminderte Wärmeerzeugungsleistung ca.: Durch Kälterückgewinnung/Naturkühlung verminderte Kältemaschinenleistung ca.: Durch Wärme- und Kälterückgewinnung verminderte Elektroanschlußleistung ca.:.044 kw 660 kw 0 kw

38 6 ealisierte Systemfunktionen: Hocheffiziente Wärme- und Kälte-ückgewinnungssysteme für die Klimaanlagen im Bundeskanzleramt Berlin Fortluft GSWT Abluft GSWT NK NE aum Hocheffiziente Wärme-/ Kälterückgewinnung Indirekt adiabatische Verdunstungskühlung Integrierte Nachkühlung Integrierte Nacherwärmung Zonentechnik Außenluft Zuluft Anlagenübersicht GSWT -Systeme Inbetriebnahme April 001 Bundeskanzleramt Berlin Eingesparte Wärme- und Kälte-Erzeugungsleistungen durch den Einsatz hocheffizienter GSWT-Technologie Anlagen Anmerkungen GSWT- Anzahl der Außenluft Eingesparte Eingesparte Funktions- Anlagen gesamt Wärmeerzeugungs- Kälteerzeugungsbausteine Fortluft leistung netto leistung netto gesamt Zentrale Nord Anlage in Zonentechnik 1 Anlage 16.4 m /h 967 kw 0 kw m /h Zentrale Süd Anlage in Zonentechnik 1 Anlage 16. m /h 975 kw kw m /h Speisesaal Anlage ohne indirekt 1 Anlage m /h 77 kw 1 kw adiabate Kühlung m /h Hauptwache Anlage ohne indirekt 1 Anlage m /h 5 kw 4 kw adiabate Kühlung.710 m /h Summenwerte Außenluft m /h.044 kw 660 kw Fortluft m /h Voraussichtliche jährliche Einsparung an Energie und Emission auf Basis von 4000 Betriebsstunden und mittlere Außentemperaturen an Wärmeverbrauch kw/h an Kälteverbrauch kw/h an Stromverbrauch kw/h auf Basis der ichtwerte n. VDI 071 Strommix bzw. Heizöl EL SO NO x Staub CO.1 kg/jahr 1. kg/jahr 90 kg/jahr kg/jahr ~ 1.45 t/jahr

39 7

40 8

41 9

42 40

43 41

44 4 TFH Berlin

45 4 Quelle: Igor Smirnov, ussland

46 44 Quelle: Gertraud Funke, Deutschland

47 45 Quelle: Victor Kudin, Ukraine

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