Rotationswärmeaustauscher zur Wärmerückgewinnung in lüftungstechnischen Anlagen

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1 Rotationswärmeaustauscher zur Wärmerückgewinnung in lüftungstechnischen Anlagen Handbuch für Planung, Installation und Betrieb

2 Radialdichtung Gleichkraftfedern drücken die abriebfeste Umfangsdichtung dauerhaft gegen das Gehäuse. Das zum Patent angemeldete System minimiert die Leckage und ermöglicht so die Dimensionierung des Lüftungsgerätes für kleinere Luftleistungen. Verstellbare Spülzone Die Größe der Spülzone ist individuell verstellbar. Die zum Patent angemeldete Vorrichtung verhindert die Kontamination der Zuluft durch die Abluft und minimiert gleichzeitig den Spül- und Energieverlust. Antriebsmotor Der 3-Phasen-Getriebemotor mit Riemenscheibe und Keilriemen ist auf einer Wippe in der Gehäuseecke installiert. Die Drehzahl ist stufenlos regelbar. Speichermasse Hoval liefert die Speichermasse in drei Materialvarianten: für Kondensations-, Enthalpieund Sorptionsrotoren. Die Sorptionsbeschichtung garantiert gleichbleibend hohe Wirkungsgrade der Feuchterückgewinnung, auch bei Sommerkonditionen.

3 Inhalt 1 Verfahren und Funktion Wärmeübertragung 1.2 Feuchteübertragung 1.3 Dichtigkeit 1.4 Einfriergrenze 1.5 Rückwärmzahl 1.6 Druckverlust 1.7 Druckdifferenz 1.8 Hygiene 2 Leistungsregelung 7 3 Aufbau Rotor 3.2 Gehäuse 3.3 Antrieb 4 Optionen Antrieb 4.2 Regelgerät 4.3 Bedieneinheit 4.4 Drehzahlüberwachung 4.5 Inspektionsdeckel 4.6 Spülzone 4.7 Kanalausführung 4.8 Beschichtetes Gehäuse 4.9 Außermittige Rotorposition 7.15 Verschmutzungsgefahr 7.16 Kondensation im warmen Luftstrom 7.17 Technische Daten 8 Transport und Installation Transport 8.2 Mechanische Installation 8.3 Hydraulischer Anschluss 8.4 Montage von Fühlern 8.5 Elektroinstallation 8.6 Montage segmentierter Rotationswärmeaustauscher 9 Inbetriebnahme und Wartung Inbetriebnahme 9.2 Wartung 10 Ausschreibungstexte Kondensationsrotor 10.2 Enthalpierotor 10.3 Sorptionsrotor 5 Maße der Tauscher 15 6 Typenschlüssel 16 7 Planungshinweise Auslegungsprogramm Hoval CARS 7.2 Auslegungsdaten 7.3 Geprüfte Daten 7.4 Vorschriften und Richtlinien 7.5 Standortbedingungen, Einbaulage 7.6 Rotortyp 7.7 Leistungsregelung 7.8 Verwendung und Einstellung der Spülzone 7.9 Bypass 7.10 Einfriergrenze 7.11 Kontamination 7.12 Zuluftbefeuchtung 7.13 Korrosionsgefahr 7.14 Einsatzgrenzen 1

4 Verfahren und Funktion 1 Verfahren und Funktion Hoval Rotationswärmeaustauscher sind nach den Richtlinien für Wärmerückgewinnung (z.b. VDI 2071) Regeneratoren mit drehendem Wärmeträger (Kategorie 3). Der Wärme abgebende und der Wärme aufnehmende Luftstrom erwärmen bzw. kühlen im Gegenstrom die rotierende, luftdurchlässige Speichermasse. Abhängig von den Luftkonditionen und der Oberfläche des Speichermaterials kann dabei auch Feuchtigkeit übertragen werden. Zu- und Abluft müssen also zusammengeführt werden und durchströmen gleichzeitig den Wärmeaustauscher. Die Speichermasse besteht aus dreieckigen, axial angeordneten, kleinen Kanälen, die aus dünner Metallfolie bestehen. Die Tiefe der Speichermasse (in Luftrichtung gesehen) ist in der Regel 200 mm; die Lagenhöhe beträgt üblicherweise mm, je nach Anwendung. Bei diesen Dimensionen stellt sich in den Rotorkanälen der Speichermasse eine laminare Strömung ein. Außenluft t 21 x 21 Fortluft t 12 x 12 Bild 1: Funktionsschema und Luftkonditionen Definition der Kennzahlen nach VDI 2071 Zuluft t 22 x 22 Abluft t 11 x Wärmeübertragung Bild 2: Geometrie der Speichermasse Der Rotor mit seinen axial angeordneten, glatten Kanälen dient als Speichermasse, die zur einen Hälfte von der Warmluft und zur anderen Hälfte von der Kaltluft im Gegenstrom erwärmt bzw. abgekühlt wird. Die Temperatur der Speichermasse hängt also von der Axialkoordinate (Rotortiefe) und vom Drehwinkel ab. Die Funktion ist leicht zu verstehen, wenn man den Zustand eines Rotorkanals über eine Umdrehung verfolgt ( siehe Bild 3). Aus diesem Vorgang kann man bezüglich der Wärmeübertragung Folgendes erkennen: Die Lufttemperatur nach dem Tauscher ist unterschiedlich; sie hängt vom Drehwinkel ab. Mit der Drehzahl lässt sich die Rückwärmzahl variieren. Mit der Speichermasse lässt sich die Rückwärmzahl verändern. Dies ist durch andere Querschnitte der Rotorkanäle, durch unterschiedliche Dicke des Speichermaterials oder durch Veränderung der Rotortiefe möglich. In allen Fällen wird damit aber auch der Druckverlust variiert. Die spezifische Wärmeleistung hängt von der Temperaturdifferenz zwischen Warmluft und Kaltluft ab. Der Rotationswärmeaustauscher ist also für Wärme- und Kälterückgewinnung, d.h. für Winter- und Sommerbetrieb, geeignet. Rückwärmzahl der Kaltluft t 22 - t 21 Φ2 = t 11 - t 21 Rückfeuchtzahl der Kaltluft x 22 - x 21 Ψ2 = x 11 - x 21 Legende: t = Lufttemperatur [K; C] x = absolute Feuchte [g/kg] 1. Index: 1 Warmluft 2 Kaltluft 2. Index: 1 Eintritt Wärmerückgewinner 2 Austritt Wärmerückgewinner 2

5 Verfahren und Funktion Eintritt Warmluft Durch die Rotation der Speicher masse ist der betrachtete Rotorkanal von der Kaltluft in die Warmluft eingetreten. Das Speichermaterial ist nahezu auf die Temperatur der Kaltluft abgekühlt. Das gilt vor allem auf der Eintritts seite der Kaltluft (= Austritts seite der Warmluft). Die Warmluft durch strömt diesen Kanal jetzt in Bezug auf die Temperatur im Gegen strom und wird dabei stark abgekühlt. Umgekehrt wird die Speichermasse erwärmt. Die lokale Rück wärmzahl, also direkt beim Eintritt in die Warmluft, ist sehr hoch. Entsprechend leicht kann Konden sat entstehen. Mitte Warmluft Der betrachtete Rotorkanal hat jetzt die Hälfte seiner Aufenthaltszeit in der Warmluft hinter sich. Die Speichermasse wurde durch die durch strömende Warmluft er wärmt; die Warmluft wird also nicht mehr so weit abgekühlt wie in der Eintrittszone. Die Wand temperatur ist bei Ein und Austritt jetzt etwa gleich hoch. Kondensation findet nur noch bei großen Feuchte unterschieden statt. Austritt Warmluft Der betrachtete Rotorkanal ist jetzt kurz vor dem Eintritt in die Kaltluft. Auf der Eintrittsseite hat er nahezu die Tem peratur der Abluft erreicht. Die übertragene Leistung ist nur noch gering. Die Verweildauer in der Warmluft wie in der Kaltluft, d.h. also die Drehzahl, ist für die Leistung der Rotationswärme aus tauschers entschei dend. Sie hängt von der Speichermasse (Dicke, Geometrie), dem Wärme übergang und der Luftgeschwindigkeit ab. Warmluft Kaltluft Austritt Kaltluft Der betrachtete Rotorkanal hat den Kaltluftbereich durch fahren. Die Speichermasse ist stark abgekühlt, im Eintrittsbereich nahezu auf die Kaltlufttem peratur. Nach dem Wechsel auf die Warmluftseite beginnt der beschriebene Vorgang aufs Neue. Mitte Kaltluft Die Hälfte der Verweildauer in der Kalt luft ist jetzt vorbei. Die Speichermasse ist schon deutlich abgekühlt. Die Tempera turen am Ein und Austritt sind etwa gleich hoch. Eintritt Kaltluft Nach dem Übertritt von der Warm luft in die Kaltluft wird der be trach tete Rotorkanal jetzt von der Kaltluft im Gegen strom (bezogen auf die Temperatur) durchströmt. Durch den großen Temperatur unterschied ist die über tragene Leistung sehr hoch, d.h. die kalte Luft wird sehr stark erwärmt; um gekehrt wird die Speichermasse stark abge kühlt. Etwaiges Konden sat auf der Tauscher oberfläche wird (teilweise) von der erwärmten Kaltluft aufgenommen. Bild 3: Zustände in Abhängigkeit des Drehwinkels 3

6 Verfahren und Funktion 1.2 Feuchteübertragung Mit Rotationswärmeaustauschern kann neben der Wärme auch Feuchte übertragen werden. Entscheidend dafür ist das Material bzw. die Oberfläche der Speichermasse. Durch umfangreiche Messungen an der Prüfstelle Gebäudetechnik der Hochschule Luzern von Rotoren verschiedener Hersteller können charakteristische Kennlinien für die unterschiedlichen Ausführungen angegeben werden. Bezugsgröße für die Rückfeuchtzahl ist dabei das Kondensationspotenzial; das ist die Feuchte differenz zwischen der Warmluftfeuchte und der Sättigungs feuchte der Kaltluft (siehe Bild 4). Folgendes ist zu bemerken: Je größer das Kondensationspotenzial ist, desto größer ist die zu erwartende Kondensatmenge auf der Warmluftseite. Ist das Kondensationspotenzial null oder negativ, so kann kein Kondensat entstehen. Die Feuchteübertragung ist also nur durch Sorption möglich. Die angegebenen Kennlinien geben typische Werte für das Massenstromverhältnis von 1 : 1 und den Druckverlust von ca. 130 Pa bei einer Lagenhöhe von 1.9 mm wieder. Der Geltungsbereich der Bezugsgröße κ, also des Kondensationspotenzials, ist beschränkt auf übliche Konditionen der Lüftungstechnik. Die Rückwärmzahl muss mindestens 70 % betragen. Die Feuchteübertragung darf durch die Sättigungslinie (z.b. bei sehr tiefen Außentemperaturen) nicht begrenzt sein. Wasser Rel. Feuchte Eintritt Warmluft (t 11, x 11 ) Eintritt Kaltluft (t 21, x 21 ) Sättigungsfeuchte Kaltluft Kondensationspotenzial der Warmluft κ Temperatur Bild 4: Definition des Kondensationspotenzials κ Rückfeuchtzahl Ψ Kondensationspotenzial κ [g/kg] Sorptionsrotor Enthalpierotor Kondensationsrotor Bild 5: Typischer Verlauf der Rückfeucht zahlen verschiedener Rotoren in Abhängig keit des Kondensationspotenzials 4

7 Verfahren und Funktion Es gibt 3 verschiedene Ausführungen: Kondensationsrotor Die Speichermasse besteht aus glattem, unbehandeltem Aluminium, das Feuchte nur dann überträgt, wenn auf der Warmluftseite Kondensat entsteht und dieses von der Kaltluft (teilweise) wieder aufgenommen wird. Bei großen Temperaturdifferenzen können Rückfeuchtzahlen über 80 % erreicht werden. Der Einsatz von Kondensationsrotoren für die Wärmeund Feuchtigkeitsübertragung empfiehlt sich vor allem in Lüftungsanlagen ohne mechanische Kühlung, also für den Winterbetrieb. Enthalpierotor (hygroskopischer Rotor) Die metallische Speichermasse hat durch Behandlung eine kapillare Oberflächenstruktur erhalten. Die Feuchte wird durch Sorption und Kondensation übertragen, wobei der Sorptionsanteil sehr gering ist. Die Feuchte übertragung im sogenannten Sommerbetrieb (κ < 0) ist also ebenfalls sehr gering. Sorptionsrotor Hier hat die Speichermasse eine Oberfläche, die Feuchte durch reine Sorption überträgt (d.h. ohne Kondensation). Die Rückfeuchtzahl ist also nahezu unabhängig vom Kondensationspotenzial. Der geringe Rückgang lässt sich mit dem gleichzeitig geringer werdenden Temperaturunterschied begründen. Der Einsatz von Sorptionsrotoren empfiehlt sich besonders in Anlagen mit mechanischer Kühlung. Durch die hohe Feuchterückgewinnung auch bei Sommerkonditionen wird die Außenluft getrocknet. Damit muss weniger Kühlleistung installiert werden und die Energiekosten für die Kühlung werden um bis zu 50 % reduziert. 1.3 Dichtigkeit Komponenten der Lüftungstechnik, wie z.b. Klappen, Kanäle, aber auch Gerätegehäuse, sind normalerweise nie 100%-ig luftdicht. Die Leckage muss aber in technisch vertretbaren Grenzen bleiben. Die VDI-Richtlinie 3803 Blatt 5 (Draft) definiert die Berechnung der Leckagezahl von Rotations wärmeaustauschern und deren Einfluss auf die Auslegungsberechnung. Es ist zu unterscheiden zwischen der Undichtigkeit nach außen (externe Leckage) und der Undichtigkeit zwischen Zu- und Abluft (interne Leckage). Während die Abdichtung nach außen normalerweise kein Problem darstellt (sie ist vor allem eine Frage der Montagequalität) hängt die interne Leckage in erster Linie von der Konstruktion ab. Beim Rotationswärmeaustauscher sind hier 3 Punkte wichtig: Mitrotation Durch die Rotation der Speichermasse erfolgt eine geringfügige Vermischung der beiden Luftströme. Diese beträgt je nach Anströmgeschwindigkeit und Drehzahl etwa 1 % bis 3 % der Luftmenge. Die Übertragung der Fortluft auf die Außenluft kann durch eine Spülzone stark reduziert werden. Radiale Abdichtung Entscheidend für die interne Leckage des Rotationswärmeaustauschers ist die Abdichtung am Umfang. Hoval verwendet hier ein zum Patent angemeldetes System, bei dem Gleichkraftfedern eine abriebfeste Umfangsdichtung dauerhaft gegen das Gehäuse drücken. Es minimiert so die Leckage über den Innenraum des Rotorgehäuses während der gesamten Nutzungsdauer. Querdichtung Zwischen Kalt- und Warmluft ist ebenfalls eine Dichtung notwendig. Hoval verwendet dazu eine dreifache Lippendichtung. Dadurch wird die direkte Über tragung von der Warmluft auf die Kaltluft (und umgekehrt) auf ein Minimum reduziert. 5

8 Verfahren und Funktion 1.4 Einfriergrenze Wird der warme Luftstrom sehr stark abgekühlt, so ist es nicht nur möglich, dass Kondensat ausfällt, es kann sogar gefrieren. Die Kaltlufttemperatur, bei der dies gerade beginnt, wird als Einfriergrenze bezeichnet. Kondensationsrotor, Enthalpierotor: Das durch die Abkühlung der Warmluft entstehende Kondensat kann bei tiefen Außen temperaturen gefrieren. Bei gleichen Massenströmen für Kalt- und Warmluft besteht Einfriergefahr, wenn die mittlere Eintrittstemperatur der beiden Luftströme unter 5 C liegt. Sorptionsrotor: Mit der gasförmigen Feuchteübertragung durch Sorption wird in der Regel Kondensation vermieden; die Einfriergefahr wird reduziert. 1.5 Rückwärmzahl Grundsätzlich lässt sich durch entsprechende Konstruktion und Hintereinanderschaltungen nahezu jede Rückwärmzahl erreichen. Die 'richtige' Rückwärmzahl hängt ab von den gültigen Vorschriften und von der Wirtschaftlichkeitsrechnung, d.h. von den Betriebsdaten wie Energiepreis, Lebensdauer, Betriebszeit, Temperaturen, Wartungsaufwand, Zins, usw. Wichtig ist, dass die bei der Auslegung als optimal gefundenen Werte bei der Ausführung auch installiert werden. Bereits geringe Änderungen (ein paar Prozent weniger Rückwärmzahl, ein paar Pascal mehr Druckverlust) können deutlich schlechtere Werte für Kapitalwert und Amortisationszeit ergeben. Interne Druckdifferenz: Auch die interne Leckage zwischen den beiden Luftströmen hängt stark von der Druckdifferenz ab. Zwar sind Hoval Rotationswärmeaustauscher verglichen mit anderen Konstruktionen sehr dicht, doch sollten bei der Planung folgende Hinweise berücksichtigt werden: Die Druckdifferenz beim Rotationswärmeaustauscher sollte möglichst gering sein. In Anwendungen, wo die Gefahr von Geruchsbelästigung besteht, sollte das Druckgefälle und damit eine mögliche Leckage von der Außenluft zur Fortluft gerichtet sein. Aufgrund der internen Druckdifferenz kann es aber auch zu einer Verformung des Gehäuses kommen; eine Druckdifferenz von mehr als 1500 Pa ist deshalb zu vermeiden. Hinweis Die Druckdifferenz hängt von der Anordnung der Ventilatoren ab. Überdruck auf der einen Seite und Unterdruck auf der anderen Seite addieren sich. 1.8 Hygiene Hoval Rotationswärmeaustauscher wurden am Institut für Lufthygiene in Berlin einer Hygiene-Konformitätsprüfung unterzogen. Prüfkriterien dabei waren die hygienerelevanten Anforderungen zum Einsatz in der allgemeinen Raumlufttechnik und im Krankenhausbereich. Alle Hygieneanforderungen wurden erfüllt. 1.6 Druckverlust Wärmerückgewinner verursachen für Fortluft wie für Außen luft Druckverlust und damit Betriebskosten. Bei derzeitigen Randbedingungen liegen die wirtschaftlichen Werte für Rotoren zwischen 80 Pa und 130 Pa. Um die Kosten zu reduzieren, werden jedoch immer wieder Wärmerückgewinner installiert, deren Druckverluste über diesen wirtschaftlich sinnvollen Werten liegen. Damit ist die Rentabilität der Anlage gefährdet. 1.7 Druckdifferenz Man unterscheidet zwischen interner Druckdifferenz (zwischen Außenluft und Fortluft) und externer Druckdifferenz (zwischen dem Tauscher und der Umgebung). Externe Druckdifferenz: Diese ist ausschlaggebend für die externe Leckage des Wärmeaustauschers. Bei richtiger und sorgfältiger Installation in einem Kanalsystem ist die Auswirkung aber zu vernachlässigen. Bild 6: Zertifikat der Hygiene- Konformitätsprüfung 6

9 Leistungsregelung 2 Leistungsregelung Der Hoval Rotationswärmeaustauscher arbeitet immer wie ein Temperaturgleichrichter zwischen den beiden Luftströmen. Die Flussrichtung der Wärme ist dabei ohne Bedeutung, d.h. je nach dem Temperaturgefälle zwischen Abluft und Außen luft findet entweder Wärme- oder Kälterück gewinnung statt. Eine Leistungsregelung des Hoval Rotationswärmeaustau schers ist also nicht notwendig, wenn die Ablufttemperatur mit der Solltemperatur identisch ist. In diesem Fall wird die Außenlufttemperatur durch den Wärmeaustauscher immer in Richtung der Solltemperatur erwärmt bzw. gekühlt. In den meisten Fällen sind jedoch im belüfteten Raum Wärmequellen vorhanden (Menschen, Maschinen, Beleuchtung, Son neneinstrahlung, Prozessanlagen), die die Raumtemperatur erhöhen, d.h. die Ablufttemperatur ist höher als die Solltemperatur. Hier ist zu prüfen, ab welcher Außentemperatur bei voller Leistung des Rotationswärmeaustauschers ein Aufheizen des Systems erfolgt und falls dies nicht toleriert werden kann somit die Leistung des Wärmeaustauschers geregelt werden muss. Beim Rotationswärmeaustauscher ist die Leistungs minderung sowohl für die Wärme- wie auch für die Feuchteübertragung durch Reduzierung der Drehzahl sehr einfach und wirtschaftlich möglich. Alle Hoval Rotations wärmeaustauscher können deshalb mit regelbarem Antrieb geliefert werden. Daneben gibt es natürlich auch noch die Möglichkeit, einen oder beide Luftströme über einen Bypass am Rotor vorbei zu leiten. Diese Methode verwendet vor allem in der Pro zesstechnik und bei unterschiedlichen Luftleistungen ist bauseits vorzusehen. Relative Wärmerückgewinnung 100 % 80 % 60 % 40 % 20 % Relative Feuchterückgewinnung 100 % 80 % 60 % 40 % 20 % 0 % % Drehzahl [U/min] Drehzahl [U/min] Bild 7: Abhängigkeit der Wärmerückgewinnung von der Drehzahl Bild 8: Abhängigkeit der Feuchterückgewinnung von der Drehzahl 7

10 Aufbau 3 Aufbau Ein funktionsfähiger Rotationswärmeaustauscher besteht aus dem Rotor, dem Gehäuse und dem Antrieb. 3.1 Rotor Speichermasse Als Speichermasse werden jeweils eine korrugierte und eine glatte Metallfolie aufeinandergewickelt. Dabei entstehen dreieckige, axiale Kanäle. Die Dicke des Materials beträgt je nach Anwendung 60 µm bis 120 µm. Auch die Oberflächenbehandlung hängt vom Verwendungszweck ab; es gibt 3 Baureihen: Baureihe A: Kondensationsrotor, bestehend aus hochwertigem Aluminium. Baureihe E: Enthalpierotor, bestehend aus Aluminium mit Enthalpiebeschichtung Baureihe S: Sorptionsrotor, bestehend aus einer Aluminiumträgerfolie, die zur Feuchteübertragung mit einem Sorptionsmittel (z.b. Silikagel) beschichtet ist. Dadurch wird die gasförmige Feuchteüber tragung ohne Kondensation erreicht. Bild 9: Jeweils eine korrugierte und eine glatte Metallfolie werden aufeinander gewickelt. Bild 10: Die Fertigung auf modernsten Maschinen sichert konstant hohe Qualität. Bild 12: Der Rotor wird durch innenliegende, verschweißte Doppel speichen dauerhaft stabilisiert. Bild 13: Nabe mit langlebigem, dauergeschmiertem Innenlager Konstruktion Die Tiefe des Rotors beträgt 200 mm. Stabilisiert wird der Rotor durch Doppelspeichen, die in der Nabe verschraubt (und verschweißt) und im Rotormantel ver schweißt sind ( siehe Bild 12). Das garantiert eine lange Lebensdauer. Aus Gründen der Stabilität und der Einbringung ist es bei großen Durch messern notwendig, den Rotor aus Segmenten aufzubauen. Der Durchmesser des Rotors ist in 10-mm-Schritten frei wählbar. Außen wird der Rotor durch ein Mantelblech aus Aluminium (geschweißt) zusammengehalten. Das garantiert einen absatzfreien Rundlauf und erlaubt die maximale Ausnutzung der Rotorfläche. Nabe mit Innenlager In der Nabe, deren Größe vom Rotordurchmesser abhängt, ist mit 2 innenliegenden Kugellagern die Achse befestigt. Diese wird in den Quertraversen des Gehäuses befestigt. Mit dieser Konstruktion ergeben sich folgende Vorteile: Die innenliegenden Lager sind gegen Schmutz geschützt und benötigen wenig Platz. Die axiale Sicherung mit Seegerringen ermöglicht einen schnellen und einfachen Ein- und Ausbau. Beide Lager sind in der Nabe, also im gleichen Teil, eingebaut. Dadurch ist sichergestellt, dass sie exakt zueinander fluchten (im Gegensatz zu außenliegenden Lagern). Die Lebensdauer der Kugellager wird dadurch nicht reduziert. Die Lage von Achse, Nabe und Rotor ist durch die Befestigung der innenliegenden Kugellager über die Nabe und die Seegerringe exakt fixiert. Die feststehende Achse verbindet die beiden Traversen des Gehäuses. Damit wird dessen Stabilität stark erhöht. Bild 11: Große Rotoren werden in mehrere Segmente zersägt. 8

11 Aufbau 3.2 Gehäuse Je nach Rotordurchmesser und abhängig davon, ob der Rotor 1-teilig oder segmentiert geliefert wird, gibt es unterschiedliche Gehäusekonstruktionen: Blechgehäuse Für 1-teilige Rotoren mit Durchmessern bis 2620 mm werden standardisierte selbsttragende Gehäuse aus Aluzinc-Blech eingesetzt. Profilgehäuse Für mehrteilige Rotoren ab 1500 mm Durchmesser wird eine Profilkonstruktion aus Aluminium verwendet. Das Gehäuse zeichnet sich durch hohe Stabilität und Maßflexibilität aus. Außerdem lassen sich die Blech abdeckungen schnell und einfach abnehmen und wieder montieren, was für die Montage von segmentierten Rotoren wichtig ist. Höhe und Breite des Profilgehäuses sind auf 4.2 m begrenzt. Größere Gehäuse (Schweißkonstruktion, verzinkt) werden anlagenspezifisch angeboten. Gehäusevarianten Zur Anpassung an die jeweilige Einbausituation sind auch Gehäusevarianten lieferbar (siehe auch Kapitel 4 'Optionen'): Sondergröße: Höhe und Breite des Gehäuses sind frei wählbar (beispiels weise zur Anpassung an den Innenquerschnitt eines Lüftungsgerätes). Auch außermittige Anordnungen der Nabe sind möglich. Hinweis Für Sondergrößen kann sich die Gehäusekonstruktion im Vergleich zu Tabelle 1 ändern. Kanalausführung: Die Seitenwände des Gehäuses sind geschlossen (für den Kanalanschluss). Die Gehäuse sind für den Einbau in ein Lüftungsgerät konzipiert. Die Seiten sind deshalb offen; durch sie kann bei Bedarf Inspektion und Wartung durchgeführt werden. Rotordurchmesser (in mm) Rotor 1-teilig Blechgehäuse (Lieferung montiert) Rotor 4-teilig Profilgehäuse (Lieferung geteilt) Rotor 8-teilig Profilgehäuse (Lieferung geteilt) Notwendiges Antriebsmoment 500 Nm 400 Nm 300 Nm 200 Nm 100 Nm 0 Nm Tabelle 1: Übersicht über Ausführungen und Rotordimensionen (für Standardgehäuse) 9

12 Aufbau Radialdichtung In Rotationswärmeaustauschern mit Blechgehäuse sind auf dem Rotormantel automatisch nachjustierende Gleichkraftfedern montiert; sie drücken die abriebfeste Schleifdichtung gegen das Gehäuse. Das zum Patent angemeldete System minimiert dauerhaft die Leckage und ermöglicht so die Dimensionierung des Gerätes für kleinere Luftleistungen. Für Profilgehäuse wird eine Umfangsdichtung mit von außen zugänglichen Doppelfedern eingesetzt. Diese drücken die Dichtung an den Gehäuseumfang und an den Rotor. Querdichtung Die Querdichtung zwischen den beiden Luft strömen besteht aus einem verstellbaren Aluzinc-Blech mit einer dreifachen Gummilippen-Dichtung. 3.3 Antrieb Der Antrieb des Rotors erfolgt durch Elektromotor und Riemen. Der Motor wird in der Regel links oder rechts auf einer Wippe im Gehäuse befestigt. Da Hersteller von Lüftungsgeräten und Installateure manchmal einen eigenen Antrieb installieren, bietet Hoval diese Komponente als Option an. Man unterscheidet 2 Versionen: Konstante Drehzahl Der Motor wird über einen einfachen Schalter oder Kontakt ein- und ausgeschaltet. Eine Leistungsregelung (d.h. eine Veränderung der Rückwärm- bzw. Rückfeuchtzahl) ist nicht möglich. Regelbare Drehzahl Der Antriebsmotor wird über ein Steuergerät geregelt. In der Regel wird dazu ein Frequenzumformer (FU) verwendet. Als zusätzliche Funktionen haben sich die Drehzahlüberwachung (mittels Induktivsensoren) und der sogenannte Intervallbetrieb eingebürgert. Dabei wird, wenn keine Wärmerückgewinnung benötigt wird, der Rotor in Intervallen geringfügig bewegt, um Verschmutzung zu vermeiden. Die Ansteuerung des Steuergerätes und damit des Rotors erfolgt normalerweise über die Raumtemperaturregelung, bei der der Rotationswärmeaustauscher sowohl beim Heiz- wie auch beim Kühlbetrieb eine Energieressource darstellt, auf die innerhalb des Kaskaden-Regelungskonzeptes zurückgegriffen wird. Bild 14: Automatisch nachjustierende Radialdich tung im Blechgehäuse Bild 15: Radialdichtung im Profilgehäuse 10

13 Optionen 4 Optionen 4.1 Antrieb Die Rotoren werden mit einem Schneckengetriebe- oder mit einem Stirnradgetriebemotor über einen Keilriemen angetrieben; Art und Größe des Motors richten sich dabei nach dem Rotordurchmesser: Antrieb Y für Direktbetrieb am Netz. Es ist nur Ein/Aus-Betrieb bei konstanter Drehzahl möglich. Antrieb A Die Motordrehzahl und damit die Leistung des Rotationswärmeaustauschers ist regelbar. Dazu ist ein Regel gerät (Option R) erforderlich. Motorbezeichnung A 60 A 250 A 370 A 750 Motorleistung kw Abtriebswelle mm 18 x x x x 60 Strom Y (direkter Betrieb am Netz) A Strom Δ (mit Regelgerät) A Schutzart Antrieb Y IP 44 IP 55 IP 55 IP 55 Antrieb A IP 54 IP 55 IP 55 IP 55 Motor-Nenndrehzahl n 1 min Abtriebsdrehzahl n 2 bei 50 Hz min Motor-Nenndrehmoment m 1 Nm Abtriebsdrehmoment m 2 Nm Rotordurchmesser mm bis 1300 bis 1800 bis 2620 bis 3800 Regelgerät Typ R / 370 R / 370 R / 370 R / 750 Tabelle 2: Datenblatt für Rotorantriebe 11

14 Optionen 4.2 Regelgerät Aufbau Als Regelgerät dient ein Frequenzumrichter mit modularem Aufbau; mit ihm können Drehstrommotoren stufenlos in der Drehzahl verstellt werden. Für den Einbau am Lüftungsgerät ist die Schutzart IP 54 vorgesehen. Ein Schutz des Leistungs teils bei Unterspannung, Überspannung oder unzulässiger Umrichtertemperatur ist enthalten. Das Aluminiumgehäuse sowie die serienmäßigen Ein- und Ausgangsfilter erhöhen die Störfestigkeit. Fehlermeldungen können direkt über eine blinkende LED abgelesen werden. Grundsätzlich wird das Regelgerät betriebsbereit mit den werkseitig voreingestellten Parametern ausgeliefert. Es besteht die Möglichkeit, verschiedene Einstellungen über eine optional erhältliche Bedieneinheit zu ändern. Funktion Das Regelgerät kann drehzahlabhängig für Kondensations-, Enthalpie- und Sorptionsrotoren eingesetzt werden. Dabei werden alle in der Praxis gängigen Regelsignale akzeptiert. Bezogen auf die Maximalfrequenz des gewählten Parameter satzes, erfolgt wahlweise eine quadratische (Standard) oder lineare Umsetzung der Sollwertvorgabe in die Drehfeldfrequenz. Sobald das Eingangssignal unter dem eingestellten Schwellenwert liegt, hört der Rotor auf sich zu drehen. Nach einer einstellbaren Standzeit setzt dann der Intervallbetrieb ein, der Rotor dreht sich für einige Sekunden mit der eingestellten Geschwindigkeit. Zur Drehzahlüberwachung kann ein Induktivsensor angeschlossen werden (Option D). Die Betriebsbereitschaft und eventuell auftretende Störmeldungen können über ein Relais ausgegeben werden. Installation Vorsicht Alle Arbeiten zum Transport, zur Installation und Inbetriebnahme sowie zur Instandhaltung sind von qualifiziertem Fachpersonal auszuführen (IEC 364 bzw. VENELEC HD 384 oder DIN VDE 0100 und IEC-Report 664 oder DIN VDE 0110 und nationale Unfallverhütungsvorschriften oder VGB 4 beachten). Qualifiziertes Fachpersonal im Sinne dieser grundsätzlichen Sicherheitshinweise sind Personen, die mit Aufstellung, Montage, Inbetriebsetzung und Betrieb des Produktes vertraut sind und über die ihrer Tätigkeit entsprechende Qualifikationen verfügen (festgelegt in IEC 364 oder DIN VDE 0105). Inbetriebnahme Vor Inbetriebnahme des Regelgerätes muss die ordentliche Funktion des Rotationswärmeaustauschers gewährleistet sein. Die Drehrichtung des Rotors lässt sich durch das Vertauschen von 2 Phasen des Motors ändern. Bei störungsfreiem Betrieb leuchtet eine grüne LED. Eventuelle Fehlerursachen werden am Regelgerät angezeigt. Planungshinweise Das Regelgerät ist nicht für die Außenaufstellung konzipiert. Üblicherweise wird das Regelgerät an der Seitenwand des Gehäuses angebracht. Die Einbaulage ist prinzipiell senkrecht. Für ausreichende Belüftung zur Wärmeabfuhr sorgen. Bild 16: Regelgerät R 12

15 Optionen R/370 (Typ: F-D 370 WT VECTOR IP54) R/750 (Typ: F-D 750 WT VECTOR IP54) B1 10k V Referenzspannung analoger Sollwerteingang GND (analog) Analogausgang +15 V (max. 100 ma) Start Rechtslauf Externer Sensor Vorrangdrehzahl Parametersatzumschaltung Freigabe GND (digital) Relaisausgang 1 (Schließerkontakt) Relaisausgang 1 (gem. Kontakt) Relaisausgang 1 (Öffnerkontakt) PTC Motortemperaturüberwachung PTC Motortemperaturüberwachung Relaisausgang 2 (Schließerkontakt) Relaisausgang 2 (gem. Kontakt) Relaisausgang 2 (Öffnerkontakt) Klemmen 1, 2, 3 Klemmen 5, 7, 11 Klemme 6 Klemme 9 nicht beaufschlagt Klemme 9 beaufschlagt Klemme 10 Klemmen 15, 16 Klemmen 17, 18, 19 Anschluss des Regelsignals Anschluss des Induktivsensors zur Drehzahlüberwachung Start des Rotors (Klemme 10 muss beaufschlagt sein) Betriebsart Sorptionsrotor Betriebsart Kondensations-/Enthalpierotor Reset Funktion durch kurzzeitige Wegnahme der Spannung, Quittierung von Störungen Anschluss des Thermokontaktes vom Motor Potenzialfreier Ausgang zur Ausgabe von Störungen über Relais Tabelle 3: Anschlussplan der Steuereingänge für die Regelgeräte R/370 R/750 Ausgang motorseitig Max. Motorleistung kw Ausgangsnennstrom A Max. Ausgangsspannung V 3 x x 230 Ausgangsfrequenz Hz Eingang netzseitig Nennspannung V Netzfrequenz Hz 50/60 50/60 Absicherung A T 6 8 Allgemeine Daten Schutzart IP 54 IP 54 Umgebungstemperatur C Luftfeuchtigkeit % Verlustleistung W Abmessungen H x B x T mm 282 x 112 x x 112 x 70 Tabelle 4: Technische Daten der Regelgeräte 13

16 Optionen 4.3 Bedieneinheit Über die Bedieneinheit können individuelle Einstellungen am Regelgerät vorgenommen werden. Durch ein LCD-Grafikdisplay, die übersichtliche Menüstruktur (in Deutsch oder Englisch) und die im Klartext angezeigten Parameter ist die Parametrierung schnell und einfach durchführbar. 4.6 Spülzone Die Spülzone reduziert bei richtiger Anordnung die Übertragung der Abluft in die Zuluft. Die Größe ist individuell verstellbar, so dass der Spül- und Energie verlust auf ein Minimum reduziert werden kann. Hinweise zur optimalen Einstellung finden Sie im Kapitel '7.8 Verwendung und Einstellung der Spülzone'. Werkseitige Einstellung: 3 Außenluft Fortluft Bild 17: Bedieneinheit Bild 18: Spülzone 4.4 Drehzahlüberwachung Mittels Induktivsensor kann die Drehzahl des Rotors überwacht werden. Ein möglicher Stillstand, z.b. verursacht durch einen gerissenen Keilriemen, kann so schnell erkannt und die Ursache behoben werden. 4.5 Inspektionsdeckel Durch Inspektionsdeckel kann eine Sichtprüfung am Motor und am Keilriemen durchgeführt werden. Sie werden empfohlen, wenn die Inspektion von der Seite nicht möglich ist. Hinweis Bei kleinen Gehäuseabmessungen ist die Integration von Inspektionsdeckeln nicht immer möglich. Dies wird gegebenenfalls im Auslegungsprogramm Hoval CARS angezeigt. Nähere Informationen dazu erhalten Sie von der Hoval Anwendungsberatung. 4.7 Kanalausführung Bei Hoval Rotationswärmeaustauschern in Kanalausführung sind die Seitenwände des Gehäuses geschlossen. Damit sind sie zum Kanalanschluss geeignet. 4.8 Beschichtetes Gehäuse Für Anwendungen mit sehr hohen Hygieneanforderungen (z.b. Krankenhäuser) sind Hoval Rotationswärmeaustauscher mit beschichtetem Gehäuse erhältlich: Aluzinc-Blech, pulverbeschichtet rot (RAL 3000). 4.9 Außermittige Rotorposition Zur optimalen Anpassung an die Einbausituation (beispielsweise beim Einbau in ein Lüftungsgerät) sind auch außermittiger Anordnungen der Nabe möglich. 14

17 Maße der Tauscher 5 Maße der Tauscher Die Mindestgröße des Gehäuses richtet sich nach dem jeweiligen Rotordurchmesser. Die Außenabmessungen können individuell angepasst werden B 70 B A 430 A Gehäusemaße min. max. Maß A Ø Maß B Ø Tabelle 5: Maßbild für Blechgehäuse klein (Maße in mm) Gehäusemaße min. max. Maß A Ø Maß B Ø Tabelle 7: Maßbild für Profilgehäuse (Maße in mm) 45 B A Gehäusemaße min. max. Maß A Ø Maß B Ø Tabelle 6: Maßbild für Blechgehäuse groß (Maße in mm) 15

18 Typenschlüssel 6 Typenschlüssel Beispiel Typenschlüssel Teil 1 AV-A1-1500/1.6-A1580xB1580 Luftführung Fall A, B, C oder D Einbaulage V = vertikal bis 20 % schräg H = horizontal Rotorausführung A = Kondensationsrotor aus Aluminium E = Enthalpierotor mit Enthalpiebeschichtung S = Sorptionsrotor mit Sorptionsbeschichtung Rotorbauweise und Gehäuseausführung 1 = Rotor 1 teilig, Blechgehäuse, Lieferung montiert 4 = Rotor 4 teilig, Profilgehäuse, Lieferung geteilt 8 = Rotor 8 teilig, Profilgehäuse, Lieferung geteilt Rotordurchmesser (in mm) Beliebig wählbar in Stufen von 10 mm Lagenhöhe (in mm) 1.4 mm 1.6 mm 1.9 mm 2.9 mm Gehäusegröße in mm Maß A x Maß B Beliebig wählbar in Stufen von 1 mm 16

19 Typenschlüssel Beispiel Typenschlüssel Teil 2 (Optionen) A1,RN,B,D,SR,I1,K,AX0830BX0800 Antrieb A = Antrieb regelbar Y = Antrieb für konstante Drehzahl (Direktbetrieb am Netz) 1 3 Spezifiziert die Position Regelgerät RN = Regelgerät, lose geliefert Bedieneinheit B = Bedieneinheit in Deutsch O = Bedieneinheit in Englisch Drehzahlüberwachung D = Drehzahlüberwachung Spülzone SR = Spülzone, montiert in Position für Drehrichtung rechts SL = Spülzone, montiert in Position für Drehrichtung links SN = Spülzone, lose geliefert Inspektionsdeckel I = Inspektionsdeckel auf 2 gegenüberliegenden Seiten 1 3 Spezifiziert die Position Gehäuseausführung K = Kanalausführung C = Beschichtetes Gehäuse Außermittigkeit in mm AX = Abstand Gehäusekante zu Rotorachse in Dimension A BX = Abstand Gehäusekante zu Rotorachse in Dimension B 17

20 Planungshinweise 7 Planungshinweise 7.1 Auslegungsprogramm Hoval CARS Für die schnelle und exakte Auslegung von Hoval Rotationswärmeaustauschern steht das Auslegungsprogramm Hoval CARS (= Computer Aided Rotary Heat Exchanger Selection) zur Verfügung. Es läuft unter Microsoft Windows und bietet folgende Leistungen: Planungssicherheit dank Eurovent- und TÜV-zertifizierten Daten Exakte Berechnung eines bestimmten Hoval Rotationswärmeaustauschers Berechnung aller sinnvollen Rotationswärmeaustauscher für ein bestimmtes Projekt Berechnung der Effizienzklasse gemäß EN Berechnung der Leckagezahl gemäß VDI 3803 (Draft) Preise für die jeweiligen Rotationswärmeaustauscher Hinweis Das Auslegungsprogramm Hoval CARS können Sie kostenlos von unserer Homepage (wrg.hoval.com) downloaden. Das Programm ist auch als Windows DLL-Datei erhältlich und lässt sich so in andere Berechnungsprogramme integrieren (auf Anfrage). 7.2 Auslegungsdaten Wie bei jeder Planung hängt das Erreichen der Sollwerte von den richtigen Ausgangsdaten ab. Gerade im lufttechnischen Bereich gibt dies oft Probleme. Der Grund dafür liegt in der Temperaturabhängigkeit der spezifischen Dichte und der spezifischen Wärme. Auch der in der Luft enthaltene Was serdampf ist für die Auslegung von entscheidender Bedeutung. Aus diesem Grund sind für eine exakte Berechnung eines Wärmeaustauschers die Daten erforderlich, die beim Eintritt in den Tauscher vorhanden sind. Warmluft Luftleistung Tauschereintritt V 11 m³/h Rel. Feuchte Tauschereintritt rf 11 % Temperatur Tauschereintritt t 11 C Max. Druckverlust Δp 1 Pa Kaltluft Luftleistung Tauschereintritt V 21 m³/h Tabelle 8: Auslegungsdaten Rel. Feuchte Tauschereintritt rf 21 % Temperatur Tauschereintritt t 21 C Max. Druckverlust Δp 2 Pa Bei der Datenerfassung sind folgende Fehler zu vermeiden: Volumenstrom ist nicht gleich Massenstrom. Für eine richtige Auslegung sollten deshalb die Massenströme von Zu- und Abluft bekannt sein. Die Feuchte der Abluft wird gerade für den Winterbetrieb meist wesentlich zu hoch angenommen. (Woher kommt die Feuchte?) Sind die Temperaturen (Außenluft, Abluft) im praktischen Betrieb tatsächlich vorhanden (oder handelt es sich um Wunschvorstellungen)? Bild 19: Die Auslegung von Rotationswärmeaustauschern ist schnell und einfach mit dem PC Programm Hoval CARS. 18

21 Planungshinweise 7.3 Geprüfte Daten Gerade beim Rotationswärmeaustauscher mit den relativ komplexen Vorgängen bei der Wärme- und Stoffübertragung ist es wichtig, dass die theoretisch ermittelten Werte durch Messungen bestätigt sind. Hoval Rotationswärmeaustauscher werden deshalb immer wieder von unabhängigen Prüfinstituten getestet (z.b. an der Prüfstelle Gebäudetechnik der Hochschule Luzern). Alle technischen Daten beruhen auf diesen Messungen. Es sind deshalb verlässliche Daten für den Planer, den Installateur und den Betreiber. um 10 % größer dimensioniert werden, außer es liegen rotorspezifische Daten zur Leckage vor. In diesen Fällen kann mit der tatsächlichen Leckage gerechnet werden. Die VDI 3803 Blatt 5 schreibt weiter vor, dass die Leckage in Abhängigkeit des mittleren Differenzdruckes über dem Rotor angegeben werden muss. Dieser ist primär von der Anordnung der Ventilatoren abhängig und beeinflusst die Leckage des Rotors massiv. Er errechnet sich wie folgt: Δp m = p 11 p 22 + p 12 p 21 2 Das Hoval Auslegungsprogramm CARS berechnet die Leckagezahl gemäß VDI 3803 aufgrund der spezifischen Auslegungsdaten sowie des mittleren Differenzdruckes automatisch. Mit diesen Daten können Lüftungsgeräte mit Rotationswärmeaustauschern minimal dimensioniert und daher Kosten bei der Herstellung sowie Energie im Betrieb gespart werden. 7.5 Standortbedingungen, Einbaulage Wo soll der Wärmerückgewinner eingebaut werden? Welche Luftführung ist optimal? Welche Dimensionen sind zulässig? Bild 20: Hoval Aktiengesellschaft nimmt am Eurovent Zertifizierungsprogramm für Rotationswärmeaustauscher teil; die zertifizierten Daten der zertifizierten Typen sind im Eurovent Verzeichnis aufgeführt. 7.4 Vorschriften und Richtlinien Bild 21: Die Auslegungssoftware für Hoval Rotationswärmeaustauscher ist gemäss RLT-Richtlinie 01 des Herstellerverbandes Raumlufttechnische Geräte e.v. geprüft und zertifiziert. Vor der Planung muss geprüft werden, welche Richtlinien und Vorschriften zutreffen. So werden beispielsweise für manche Anwendungen (z.b. Krankenhaus) manche Wärmerückgewinnungssysteme ausgeschlossen oder nur gegen entsprechenden Nachweis zugelassen. Hinweis Hoval Rotationswärmeaustauscher sind für den Einsatz in Krankenhäusern nach DIN geprüft und zertifiziert. Verwenden Sie für diesen Zweck Rotationswärmeaustauscher mit der Option "beschichtetes Gehäuse". 7.6 Rotortyp Abhängig von der Anwendung ist zu entscheiden, welcher Rotortyp eingesetzt wird. Empfohlen wird Folgendes: Bei Lüftungsanlagen ohne mechanische Kühlung und ohne Feuchtigkeitsregelung ist der Kondensations- oder der Enthalpierotor geeignet. Bei Lüftungsanlagen mit mechanischer Kühlung empfiehlt sich der Einsatz von Sorptionsrotoren. Durch die hohe Feuchterückgewinnung auch bei Sommerkonditionen wird die Außenluft getrocknet. Damit muss weniger Kühlleistung installiert werden und die Energiekosten für die Kühlung werden um bis zu 50 % reduziert. 7.7 Leistungsregelung Es ist zu prüfen, welche inneren Wärmelasten im belüfteten Raum vorhanden sind. Ist zu erwarten, dass die Ablufttemperatur deutlich höher ist als der Sollwert, so sollte eine Leistungsregelung (Drehzahlregelung) vorge sehen werden. Auslegung nach VDI-Richtlinie 3803 Blatt 5 (Draft) Die VDI-Richtlinie 3803 Blatt 5 definiert Anforderungen an Wärmerückgewinnungssysteme. Der Entwurf vom April 2011 befasst sich erstmals mit dem Thema Leckage bei Rotoren. Er schreibt vor, dass bei Rotoren grundsätzlich von einer Leckage von 10 % auszugehen ist. Das heißt, bei der Auslegung müssen beide Luftströme eines Lüftungsgerätes 19

22 Planungshinweise 7.8 Verwendung und Einstellung der Spülzone Die Spülzone reduziert die Übertragung der Abluft in die Zuluft. Sie leitet Außenluft quasi im Bypass über den Rotor in die Fortluft. Um eine Verschlechterung der Rückwärmzahl zu verhindern, darf die Spülzone daher nicht zu groß sein. Bei Hoval Rotationswärmeaustauschern ist die Größe der Spülzone individuell verstellbar, so dass der Energie verlust auf ein Minimum reduziert werden kann. Die optimale Größe der Spülzone richtet sich nach: dem Rotortyp, dem vorhandenen Spüldruck, der Lagenhöhe der Speichermasse. Der erforderliche Spüldruck Δp Sp ist abhängig von der Anordnung der Ventilatoren: Δp Sp = p Zuluft p Fortluft Δp Sp = p Außenluft p Abluft Beide Ventilatoren saugseitig: Ein Mindest-Spüldruck von 100 Pa ist erforderlich. Zuluft Außenluft Außenluft Zuluft Abluft Fortluft Fortluft Abluft Optimale Einstellung der Spülzone [ ] Fortluft saugseitig, Außenluft druckseitig Um die Luftleistung durch die Spülzone und damit den Energieverlust zu minimieren, den Spüldruck möglichst gering halten. Ein Spüldruck > 800 Pa ist zu vermeiden. Zuluft Außenluft Außenluft Zuluft Vorhandener Spüldruck [Pa] Kondensations-/Enthalpierotor Lagenhöhe 1.9 mm Kondensations-/Enthalpierotor Lagenhöhe 1.6 mm Kondensations-/Enthalpierotor Lagenhöhe 1.4 mm Sorptionsrotor Lagenhöhe 1.9 mm Sorptionsrotor Lagenhöhe 1.6 mm Sorptionsrotor Lagenhöhe 1.4 mm Abluft Fortluft Fortluft Abluft Beide Ventilatoren druckseitig: Ein Mindest-Spüldruck von 100 Pa ist erforderlich. Zuluft Außenluft Außenluft Zuluft Abluft Fortluft Fortluft Abluft Diagramm 1: Einstelldiagramm Spülzone Abluft druckseitig, Zuluft saugseitig: Bei dieser Anordnung ist der Einsatz der Spülzone nicht möglich. Zuluft Außenluft Außenluft Zuluft Abluft Fortluft Fortluft Abluft 20

23 Planungshinweise 7.9 Bypass Bei unterschiedlichen Volumenströmen bei Umluft- und Mischluftbetrieb kann die Verwendung eines Bypasses parallel zum Rotor sinnvoll sein. Die Dimensionierung sollte dabei so erfolgen, dass der Druckverlust durch den Bypass gleich hoch ist, wie durch den Rotor. Außenluft Fortluft Bypass Außenluft Bypass Fortluft Umluft Bild 22: Bypassanordnung 7.10 Einfriergrenze Besteht die Gefahr, dass der Rotor bei Kondensation einfriert, so sind entsprechende Maßnahmen (Vorerhitzer, Bypass, usw.) vorzusehen. Einfriergefahr besteht, wenn die mittlere Eintrittstemperatur der beiden Luftströme unter 5 C liegt. Hinweis Mit der gasförmigen Feuchteübertragung durch Sorption wird in der Regel Kondensation vermieden; die Einfriergefahr ist daher bei Sorptionsrotoren stark reduziert. Berücksichtigt werden muss auch, dass Luftkanäle bei niedrigen Zulufttemperaturen außen kondensieren, ja sogar vereisen können Kontamination Grundsätzlich muss man bei Rotoren mit der gegenseitigen Kontamination der Luftströme rechnen. Ohne besondere Vorkehrungen ist deshalb VDI 6022 einzuhalten: 'Regenera toren mit Rotor sind nur dann einzusetzen, wenn aus hygienischer Sicht auch die Verwendung von Umluft möglich wäre.' Ursachen für die Kontamination sind: Mitrotation Eine bestimmte Luft menge (abhängig von Drehzahl, Luftgeschwindigkeit und Rotorgeometrie) wird von einem Luftstrom in den anderen 'mitgedreht'. Leckage Durch die Radial- und Querdichtungen entsteht entsprechend dem Druckgefälle und der Dichtungsqualität eine Leckage. Kontamination Da sich die Speichermasse abwechselnd in den beiden Luftströmen befindet, beeinflussen sich diese gegenseitig. Beispielsweise können so mit kleinsten Partikeln Gerüche (z.b. Zigarettenrauch) übertragen werden. Stoffübertragung Rotoren übertragen auch gasförmige Stoffe. Wie viel über tragen wird, hängt vom Rotortyp und vom Stoff selbst ab. Leider gibt es dazu wenig Messungen, anderer seits weiß man durch Praxiserfahrung, dass dies bei normalen RLT-Anlagen kein Problem darstellt. In seltenen Fällen können Geruchsstoffe der Abluft im Rotor 'angesammelt' und bei extremen Außenluftkonditio nen (sehr hohe relative Feuchte) wieder emittiert werden. Das kann dann zu Geruchsproble men führen. Meist lässt sich dieses Problem aber durch eine spezielle Einstellung des Reinigungsbetriebes oder mit einer Mindestdrehzahl vermeiden. Hinweis Dank der hohen Dichtungsqualität von Hoval Rotationstauschern wird die Kontamination minimiert. Sie sind sogar für den Einsatz in Krankenhäusern zertifiziert Zuluftbefeuchtung Die dem Rotor nachgeschaltete Befeuchtung ist so zu dimensionieren, dass auch bei minimaler Außenluftfeuchte der gewünschte Sollwert erreicht wird. Da die Rotordrehzahl in der Regel über die Zulufttemperatur geregelt wird, muss der entsprechende Feuchtegehalt bei der Dimensionierung des Befeuchters berücksichtigt werden. 21

24 Planungshinweise 7.13 Korrosionsgefahr Hoval Rotationswärmeaustauscher haben sich in Lüftungsund Klimaanlagen bestens bewährt. Für Anwendungen mit Korrosionsgefahr, wie z.b. in Küchen oder in bestimmten Industrie anwendungen usw., gibt die Hoval Anwendungsberatung Auskunft, was für welchen Einsatz zu empfehlen ist Einsatzgrenzen Vor der Auswahl des Rotationswärmeaustauschers ist zu prüfen, ob Einsatzgrenzen im Betrieb überschritten werden: Temperatur C Differenzdruck Über-/Unterdruck Druckverlust Tabelle 9: Einsatzgrenzen max Pa max Pa 7.15 Verschmutzungsgefahr Empfohlen werden 80 Pa bis 100 Pa. In 'normalen' Lüftungsanlagen werden die Luftströme meist mit Grobstaubfiltern gereinigt. Damit besteht für den Rotationswärmeaustauscher keine Verschmutzungsgefahr. Wird diese bei speziellen Anwendungen befürchtet, so ist dies bei der Planung zu berücksichtigen: Den Tauscher so installieren, dass er in eingebautem Zustand gereinigt werden kann, oder Inspektionsöffnungen vor und nach dem Rotations wärmeaustauscher vorsehen, falls möglich, den Luftstrom durch Filterung reinigen, damit die Verschmutzung ausgeschlossen wird oder die Reinigungsintervalle verlängert werden. In der Praxis hat sich gezeigt, dass die Verschmutzungsgefahr wesentlich geringer ist als man vermutet. Fundierte Aussagen lassen sich aber nur aufgrund von Erfahrungswerten machen. Auch hier gibt die Hoval Anwendungsberatung Auskunft Kondensation im warmen Luftstrom installiert werden. Zusätzlich muss geprüft bzw. veranlasst werden: Wie wird das Kondensat abgeleitet? Besteht Vereisungsgefahr? 7.17 Technische Daten Mit den folgenden Daten ist der gewählte Rotationswärmeaustauscher und seine Leistung umfassend definiert. Typ Gewicht Höhe x Breite x Länge Rotordurchmesser Lagenhöhe kg mm mm mm Warmluft: Luftleistung Tauschereintritt V 11 m³/h Temperatur Tauschereintritt t 11 C Rel. Feuchte Tauschereintritt rf 11 % Rel. Feuchte Tauscheraustritt rf 12 % Temperatur Tauscheraustritt t 12 C Druckverlust (mit evtl. Kondensation) p 1 Pa Kaltluft: Luftleistung Tauschereintritt V 21 m³/h Temperatur Tauschereintritt t 21 C Rel. Feuchte Tauschereintritt rf 21 % Rel. Feuchte Tauscheraustritt rf 22 % Temperatur Tauscheraustritt t 22 C Druckverlust p 2 Pa Massenstromverhältnis m 2 /m 1 Hinweis Um einen Rotor eindeutig zu definieren, sollte neben der Winterauslegung auch seine Leistung bei Sommerkonditionen angegeben werden. Wenn aus der Warmluft mehr Wasser auskondensiert, als die (aufgewärmte) Kaltluft aufnehmen kann, entsteht Kondensat. Da dies durch die thermodynamische Funktion hauptsächlich im ersten Drittel der warmen Rotorseite anfällt, wird es zum Teil vom Warmluftstrom mitgerissen. Dies ist für die nachgeschaltete Komponente zu berücksichtigen. Generell sollten dann auf Warm- und Kaltluftseite Kondensatwannen 22

25 Transport und Installation 8 Transport und Installation Vor dem Einbau sind folgende allgemeine Kontrollen vorzunehmen: Wurde der Rotationswärmeaustauscher beim Transport beschädigt (optische Kontrolle von Gehäuse und Rotor)? Wurde das richtige Modell geliefert (Ausführung, Bau reihe, Größe, Optionen)? Wie muss der Tauscher montiert werden (Spülzone)? (Beschriftung beachten!) 8.1 Transport Beim Transport soll der Rotor immer senkrecht stehen. Der Rotationswärmeaustauscher sollte an den Quertraversen des Gehäuses angehoben werden. Die Zugrichtung sollte dabei vertikal sein, damit diese nicht beschädigt werden. Generell gilt: Den Tauscher nicht punktförmig, sondern immer über einen Kranbalken aufhängen (Bild 23). Bild 23: Aufhängeempfehlung 8.2 Mechanische Installation Beim Gehäuse für den Kanalanschluss können an den Stirnflächen bis zu 4 cm von außen Bohrungen oder Gewindenieten zur Befestigung angebracht werden (Bild 24). Achtung Das Rotorgehäuse kann keine zusätzlichen Gewichte (z.b. Kanäle) aufnehmen. Beim Einbau des Rotors in ein Lüftungsgerät sollte das Gehäuse sinnvollerweise der Gerätegröße angepasst sein (Bild 25). Bei Bedarf kann das Gerätegehäuse außen durch Blendbleche leicht dem Gerätequerschnitt angepasst werden. Bild 24: Bohrbereich Achtung Bei der Befestigung darauf achten, dass der Rotor nicht angebohrt bzw. blockiert wird und dass die Dichtungen nicht beschädigt werden. Hoval Rotationswärmeaustauscher sind für den vertikalen Einbau bestimmt (max. Neigung 20 ). Hinweis Rotationswärmeaustauscher für horizontalen Einbau können auf Anfrage angeboten werden. Das Gehäuse muss dann bei den Lagerstellen unterstützt werden. Bild 25: Geräteangepasste Gehäuseabmessungen 23

26 Inbetriebnahme und Wartung Nach der Installation muss der Planlauf des Rotors überprüft werden. Gegebenenfalls sind die Dichtungen nachzustellen. 8.3 Hydraulischer Anschluss Wird Kondensat erwartet, so muss dafür gesorgt werden, dass dieses ungehindert abfließen kann. Sinnvoll sind Kon densatwannen auf beiden Seiten, d.h. für beide Luftströme. Entsprechend dimensionierte Abläufe sind vorzusehen. 8.4 Montage von Fühlern Werden in das Gehäuse z.b. Temperaturfühler installiert, darf dadurch die Funktion nicht beeinträchtigt werden. 8.5 Elektroinstallation Konstantantrieb Der Antriebsmotor wird werkseitig elektrisch ange schlossen (in Y-Schaltung). Der Motor muss entsprechend abgesichert werden. Die Drehrichtung kann durch Ver tauschen der Phasen geändert werden. Regelantrieb Das Regelgerät wird lose mitgeliefert. Die Verdrahtung vom Motor zum Regelgerät und der Anschluss des Regelgerätes müssen bauseitig erfolgen. 8.6 Montage segmentierter Rotationswärmeaustauscher Die Monatgeanleitung für segmentierte Rotoren ist im Internet zum Download verfügbar. Für die richtige Funktion ist die Beaufsichtigung der Montage durch einen Hoval Fachmann oder durch einen autorisierten Fachbetrieb empfohlen. 9 Inbetriebnahme und Wartung 9.1 Inbetriebnahme Die richtige Drehrichtung des Rotors prüfen; sie ist durch Pfeile auf dem Gehäuse gekennzeichnet. Die Funktion des Steuergerätes prüfen. Sicherstellen, dass die Luftströme den Rotationswärmeaustauscher ungehindert durch strömen können. Prüfen, ob die Installation ordnungs gemäß erfolgt ist und ob Einsatzgrenzen (Tempera turen, Differenzdruck, Material, usw.) überschritten werden können. Die Spannung des Antriebsriemens und die Befestigung des Motors prüfen. Die Dichtungen am Rotor optisch kontrollieren. Bei Nachjustierungen sicherstellen, dass der Rotor leicht dreht und nicht blockiert wird. Die in Tabelle 1 dargestellten erforderlichen Antriebsmomente dürfen nicht überschritten werden. 9.2 Wartung Die Wartung beschränkt sich auf die regelmäßige optische Überprüfung. Die Inspektionsintervalle sollten am Anfang ca. 3 Monate betragen und können mit entsprechender Betriebserfahrung auf 12 Monate verlängert werden. Folgendes ist zu prüfen: Spannung des Antriebsriemens Dichtung des Getriebemotors Qualität der Lager (über Lagergeräusche diagnostizieren) Funktion der Schleifdichtung Funktion der Querdichtung Zustand des Gehäuses Zustand des Rotors Aufgrund langjähriger Betriebserfahrung ist in normalen Lüftungs- und Klimaanlagen eine Verschmutzung der Wärmeaustauscher nicht zu erwarten. Sollten sich bei besonderen Anwendungen dennoch Ablagerungen am Tauscher zeigen, so lässt er sich wie folgt reinigen: Staub und Faserstoffe mit Haarbesen oder Staubsauger entfernen. Vorsicht beim Durchblasen mit Druckluft, damit der Rotor nicht beschädigt wird. Abstand halten! Öle, Lösungsmittel u.ä. mit heißem Wasser (max. 70 C) oder fettlösenden Reinigungsmitteln durch Waschen oder Tauchen lösen. Die Reinigung mit Hochdruck geräten ist unter folgenden Voraussetzungen möglich: Verwendung einer Flachdüse 40 (Typ WEG40/04) max. Wasserdruck 100 bar Achtung Den Tauscher bei der Reinigung weder mecha nisch noch chemisch beschädigen: Verträgliche Reinigungsmittel auswählen. Nicht zu 'hart' reinigen. Die Materialdicke beträgt weniger als 0.1 mm! 24

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