Retrofit-Lösung spart Energie und erhöht die Behaglichkeit

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Der Artikel kompakt zusammengefasst

• Die Entfeuchtungskälterückgewinnung ist für TGA-Planung, Anlagenbau und Gebäude­betreiber eine wirkungsvolle und praxis­gerechte Lösung, um RLT-Anlagen auf die klimatischen Heraus­forderungen der kommenden Jahre auszurichten.

• Gleichzeitig ermöglicht es die Entfeuchtungs­kälte­rück­gewinnung, höhere Anforderungen an Wirtschaft­lichkeit, Nach­haltigkeit und Nutzerkomfort zu erfüllen.

Die Potenziale der Entfeuchtungskälterückgewinnung in RLT-Anlagen lassen sich vergleichsweise einfach mit mehreren Vorteilen auch im Bestand nutzen.

Die Dauer und Intensität schwül-heißer Wetterlagen haben in den vergangenen Jahren zugenommen und wir müssen davon ausgehen, dass sie weiter ansteigen. Dadurch rückt neben der Kühlung zunehmend die Entfeuchtung in den Fokus. Bei schwüler Witterung wird die Gesamtkälteleistung häufig von der Feuchtelast dominiert.

Bei der klassischen Luftentfeuchtung wird die Zuluft zunächst unter den Taupunkt abgekühlt, sodass der in der Luft enthaltene Wasserdampf kondensiert. Anschließend muss die Zuluft auf die gewünschte Temperatur erwärmt werden. Der Energiebedarf für die zusätzliche Kälteleistung und die Nacherwärmung lässt sich mit der Entfeuchtungskälterückgewinnung (EKR) nahezu vollständig reduzieren. Der Fachverband Gebäude-Klima (FGK) empfiehlt deshalb, die Entfeuchtung als gleichwertigen Bestandteil energieeffizienter Klimatisierung zu betrachten.

Mit weniger Energie entfeuchten

„In schwül-heißen Sommern entscheidet die Luftentfeuchtung über Komfort und Energieverbrauch. Mit integrierter Entfeuchtungskälterückgewinnung können wir bisher ungenutzte Potenziale erschließen und in messbare Effizienzgewinne umwandeln, ohne Abstriche bei der Behaglichkeit oder der Feuchteführung hinnehmen zu müssen.“ Christoph Kaup

Nikola Krieger

Die EKR nutzt zwei Wärmeübertrager: Dem Entfeuchtungskühler ist ein Wärmeübertrager vorgeschaltet. Er entzieht der Zuluft Wärme, sodass der Verdichter für die Kälteerzeugung der Entfeuchtungskühlung kürzer oder mit geringerer Leistung läuft. Der zweite, nachgeschaltete Wärmeübertrager nutzt die zuvor entzogene Wärmeenergie zur Nacherwärmung der entfeuchteten Zuluft.

Dadurch kann die erforderliche Zulufttemperatur ohne zusätzliche Heizleistung erreicht werden. Ein Teil des Energieaufwands für die Kühlung und Entfeuchtung wird damit innerhalb des Systems zurückgewonnen. Dadurch verbessert die EKR vor allem im sommerlichen Teillastbetrieb die Energieeffizienz und verringert damit den Strombedarf, die Betriebskosten und durch den geringeren Energieeinsatz die CO₂-Emissionen.

„Ein weiterer großer Vorteil der Entfeuchtungskälterückgewinnung liegt darin, dass sie retrofit-fähig ist. Sie kann in vielen Bestandsanlagen mit gekoppelten Wärmeübertragern nachgerüstet werden“, sagt Dr.-Ing. Dr. rer. pol. Christoph Kaup, Vorsitzender des FGK-Vorstands. „Dadurch lassen sich Effizienzreserven der RLT-Anlage erschließen, ohne dass die gesamte Anlage ersetzt werden muss.“ Von einer EKR profitieren beispielsweise Bürogebäude, Krankenhäuser, Hotels, Einkaufszentren sowie Bereiche mit hohen Anforderungen an die Raumluftfeuchte, wie in Museen, Laboren und im Gewerbe.

Umwelt-Campus Birkenfeld, Hochschule Trier

Beispiel für eine EKR

Die Simulation zeigt die Funktionsweise einer Entfeuchtungskälterückgewinnung. Anhand des Anlagenschemas (Bild 2) und des h,x-Diagramms eines konkreten Beispiels (Bild 3) lässt sich der Prozess nachvollziehen:

A Außenluft (AUL): 32 °C, 40 % relative Luftfeuchtigkeit (r. F.), absolute Luftfeuchtigkeit 11,9 g/kg

B Im Vorkühler (VK) wurde der Luft Wärme entzogen. Die Wärmerückgewinnung (WRG) hat in diesem Schritt rund 15 % Kälteleistung gespart. Durch die niedrigere Temperatur ist die relative Luftfeuchte gestiegen: Bei 21,1 °C beträgt sie rund 76 % r. F., die absolute Luftfeuchtigkeit ist unverändert bei 11,9 g/kg

C Der Entfeuchtungskühler (EK) senkt die Lufttemperatur unter den Taupunkt ab, sodass Wasserdampf kondensiert. WRG und EKR bewirken eine weitere Einsparung von 25 % bei der Kälteleistung. Die absolute Luftfeuchtigkeit hat den angestrebten Wert erreicht, allerdings ist die Luft an dieser Stelle zu kalt: 12 °C, rund 97 % r. F. mit 8,5 g/kg

D Für das Erhöhen der Lufttemperatur mit dem nachgeschalteten Wärmeübertrager (Nacherwärmer, NE) ist durch die EKR keine zusätzliche Wärmeleistung erforderlich. Mit steigender Temperatur sinkt die relative Luftfeuchtigkeit. Temperatur und Feuchte der Zuluft (ZUL): 19 °C, rund 62 % r. F. mit 8,5 g/kg

E Im Raum steigen Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Temperatur und Feuchte der Abluft (ABL): 24 °C, rund 50 % r. F. mit 9,3 g/kg

F Über einen Wärmeübertrager wird überschüssige Wärme übertragen. Daraus ergeben sich folgende Werte für die Fortluft (FOL): 27,9 °C, rund 40 % r. F. mit 9,3 g/kg

Umwelt-Campus Birkenfeld, Hochschule Trier

Gebäudebetrieb wird nachhaltiger

Neben den wirtschaftlichen Vorteilen unterstützt eine energieeffiziente Feuchteführung auch die Umsetzung der EU-Gebäuderichtlinie (EPBD), die Anforderungen an die Energieeffizienz und zusätzlich an die Innenraumqualität stellt. Gleichzeitig erlaubt trockene, behagliche Zuluft eine präzise Regelung der Luftfeuchte und verbessert so die Hygiene in Kanälen und Bauteilen. ■

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