Dipl. -Wirt.-Ing. Carsten Falley Geschäftsführer MENERGA Büro Frankfurt Wirtschaftlicher Sportstättenbau Lüftung Wärmerückgewinnung Frankfurt 14.11.2012
Wussten Sie schon?
Moderne Baukonzepte von hochwärmegedämmten Gebäuden wie zum Beispiel Sporthallen beinhalten eine hohe Luftdichtigkeit der gesamten Gebäudehülle
Die Dichtheit der Gebäudehülle ist gem. ENEV (o.g. Tabelle) für eine Duckdifferenz von 50 Pa bestenfalls nachzuweisen
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.
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
Beispiel Sporthalle Dieser Luftvolumenstrom wäre gem. DIN 18 032 (60 m³/h * Sportler) gerade einmal ausreichend für 15 aktive Sportler. Wobei als Planungsgrundlage mindestens 75 gleichzeitige Nutzer anzunehmen sind d.h. 4500 m³/h.
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.
Aus diesem Grund müssen Normen und Verordnungen wie zum Beispiel die DIN 18032 und andere aufgrund der vorgenannten Erkenntnisse neu überdachte werden. Quelle: DIN 18023 Ein Verzicht auf mechanische Lüftung in öffentlichen Gebäuden ist unserer Meinung aufgrund der ENEV und der anzuwendenden Verordnungen nicht mehr möglich
Grundlage für die Planung Lüftung in Sporthallen soll sein: Ja Nein* Ja Nein* Quelle: DIN 18023 * nicht Stand der Technik
Einschließlich der Einhaltung der DIN-EN 13779 Quelle: DIN-EN 13779
Quelle: DIN-EN 13779
Thermodynamische Prozesse im h,x-diagramm Temperatur und Feuchtewerte von ca. 95% aller am Standort Essen auftretenden Außenluftzustände Temperatur in [ C] 45 40 35 30 25 20 15 10 5 5% Relative Feuchte 10% 15% 20% 30% Behaglichkeitsfeld Heizen Befeuchten Kühlen Entfeuchten Enthalpie 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 0-5 -10 Mollier h, x-diagramm für feuchte Luft bei 1000 mbar 0 5 10 15 20 Wasserdampfgehalt in [g Wasser /kg tr.luft ]
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
Arten der Wärmerückgewinnungssysteme in lufttechnischen Anlagen Die indirekte rekuperative Wärmerückgewinnung Kreislaufverbundsystem Temperaturwirkungsgrad ca. 35 55 % Luftvolumenströme von 500 250.000 m3/h Vorteile Nachteile Keine Schadstoffübertragung beliebiger Einsatzort möglich niedrigste Energierückgewinnung hoher Reinigungsaufwand
Arten der Wärmerückgewinnungssysteme in lufttechnischen Anlagen Die direkte rekuperative Wärmerückgewinnung Platten-Wärmeübertrager Temperaturwirkungsgrad ca. 45 55 % ( trocken) Luftvolumenströme von 500 50.000 m3/h Vorteile Nachteile Keine Schadstoffübertragung Geringer Wartungsaufwand Zusammenführung aller Luftwege erforderlich Luftleistungen begrenzt
Arten der Wärmerückgewinnungssysteme in lufttechnischen Anlagen Die direkte rekuperative Wärmerückgewinnung Doppel-Platten- bzw. Gegenstromwärmeübertrager Temperaturwirkungsgrad ca. 75 80 % ( trocken ) Luftvolumenströme von 500 50.000 m3/h Vorteile Nachteile Keine Schadstoffübertragung Geringer Wartungsaufwand Zusammenführung aller Luftwege erforderlich Luftleistungen begrenzt
Arten der Wärmerückgewinnungssysteme in lufttechnischen Anlagen Regenerative Wärmerückgewinnung mit Rotor rotierende Speichermasse Temperaturwirkungsgrad ca. 65 75 % Luftvolumenströme von 500 100.000 m3/h Vorteile Nachteile hoher Wärmerückgewinn Feuchterückgewinn Schadstoffübertragung hoher Wartungsaufwand
Arten der Wärmerückgewinnungssysteme in lufttechnischen Anlagen Regenerative Wärmerückgewinnung mit feststehender Speichermasse feststehende Speichermasse Temperaturwirkungsgrad ca. > 90 % Luftvolumenströme von 500 50.000 m3/h Vorteile Nachteile In der Regel keine Nachheizung erforderlich Geringer Wartungsaufwand Schadstoffübertragung Luftleistung begrenzt
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
Regenerative Wärmerückgewinnung MENERGA RESOLAIR -7 C 19 C -12 C 22 C
Vorteile regenerative Wärmerückgewinnung + Hohe Wärmerückgewinnungsleistung, 90-93 % 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
Rekuperative Wärmerückgewinnung MENERGA Dosolair Betriebsfall Winter
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
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% 15 10 5 = 75% = 50% = 40% Speicherplattenwärmeübertrager System Resolair = 90% Beispiel: Massenstromverhältnis 0 = 94%, gemäß technischem Gutachten -15-10 5 0 10 15 20 Außenlufttemperatur [ C] = 1; Ablufttemperatur t AB = 22 C; Außenlufttemperatur t AU = -10 C
Arten der Wärmerückgewinnungssysteme in lufttechnischen Anlagen Einsparpotentiale Lüftungsart Leistungs- Bereitstellung Wärme Energieverbrauch Wärme- Einsparung CO2-Einsparung Anlage ohne Wärmerückgewinnung 444 kw 560.000 kwh - - Anlage mit Kreislaufverbundsystem 244 kw 308.000 kwh 252.000 kwh 48 t/a Anlage mit Einfachplattentauscher 200 kw 250.000 kwh 310.000 kwh 59 t/a Anlage mit Doppelplattentauscher 98 kw 125.000 kwh 435.000 kwh 83 t/a Anlage mit Rotationswärmetauscher 110 kw 140.000 kwh 420.000 kwh 80 t/a Anlage mit feststehender Speichermasse 30 kw 39.000 kwh 521.000 kwh 100 t/a Ablufttemperatur 22 C, Außentemperatur -12 C, Luftleistung 40.000 m 3 /h 5 Tage pro Woche, 12 Stunden pro Tag, Berechnung nach DIN 4710 für Stuttgart
Wo können wir uns steigern? bei rekuperativer WRG?
Wärmerückgewinnungsgrad Trocken 80% und höher bei geringen internen Druckverlusten und etwa üblichen Gerätegrößen
Forschung
Wir danken für Ihre Aufmerksamkeit für weitere Fragen stehen wir gerne zur Verfügung Carsten Falley Frankfurt d. 14.11.2012