Bei der Klimatisierung von Räumen mit intensivem Personenverkehr, beispielsweise von Restaurants oder Multifunktions-räumen, ist zu beachten, dass sich dort die Zahl der Menschen pro Quadratmeter im Vergleich zu allgemeinen Verkaufsbereichen verdreifachen kann. Da sich die Menge der zirkulierenden Luft nach der Anzahl der Menschen richten muss, ist es erforderlich, dass eine Klimaanlage für solche Räume höhere und an die Anzahl der Personen gebundene Außenluftraten bewältigen muss, die durchaus 70 Prozent über dem durchnittlichen Volumenstrom liegen können. Gleichzeitig müssen sowohl die Luftqualität als auch die Energieeffizienz hohen Anforderungen genügen.
Filtertechnik in mehreren Stufen
Die kompakten Rooftop-Systeme von Clivet sind im Zuluftbereich mit großen G4-Filtern mit niedriger Druckdifferenz ausgestattet. Als zweite Filtrationsstufe fungieren F7-Hochleistungsfilter oder elektronische H10-Filter mit jeweils gleich hohem Wirkungsgrad. Die elektronischen Filter kön-nen auch Rauch, Feinstaub der Partikelgrößen PM10, PM2,5 und PM1, Bakterien, Keime und Viren zurückhalten.
Die hohe Filtrationswirkung der elektrostatischen Filterkaskade mit sehr geringem Druckverlust basiert auf Metall-Vorfiltern, die vor dem elektrostatischen Filter positioniert sind und die groben Partikel zurückhalten. Die Metall-Vorfilter verteilen die Luftströmung homogen und tragen dazu bei, den Aufbau des Magnetfeldes während des Betriebs einzudämmen. Dadurch wird die für die Lüftung benötigte Energie um über 10 Prozent reduziert. Nebeneffekt des elektrostatischen Filters ist, dass fortschreitende Verschmutzung des Vorfilters wie auch des Hauptfilters keinen zunehmenden Filterdruckverlust verursacht.
Etwaige Verunreinigungen des elektrostatischen Filters werden über einen Sensor gemeldet. Dadurch lässt sich die regelmäßige Wartung entsprechend planen. Sie beschränkt sich auf das einfache Auswaschen mit einem speziellen, nicht aggressiven Reinigungsmittel für Aluminium. Die im Vergleich zu herkömmlichen Taschenfiltern höheren Anschaffungskosten amortisieren sich rasch, denn die elektrostatischen Filter erreichen dieselbe Lebensdauer wie das gesamte Rooftop-System selbst, während Taschenfilter immer wieder ausgetauscht werden müssen und nicht unerhebliche Wartungskosten verursachen.
Lüfter mit elektronischer Steuerung
Der Energieverbrauch für die Lüftung ist ein wichtiger Kostenfaktor. Daher haben die im Rahmen des Clivet Packaged Systems verbauten Lüfter bürstenlose Antriebsmotoren mit elektronischer Steuerung, die gleich mehrere Vorteile in sich vereinen:
Steigerung der Effizienz um 70 Prozent dank der bürstenlosen Ausführung und des an die Leistungsanforderungen angepassten Energieverbrauchs.
Die bürstenlose Ausführung erhöht auch die Lebensdauer, da es keinen durch Bürsten bedingten Abriebverschleiß gibt.
Die Soft-Start-Funktion der elektronischen Lüftersteuerung vermindert den Anlaufstrom des Lüfters deutlich und bewirkt auch im laufenden Betrieb Einsparungen.
Da die Energie des Elektromotors direkt an den Rotor übertragen wird, entfallen Getriebe und damit Übertragungsverluste, Verschleiß und Wartungs-aufwand.
Insgesamt verbraucht das flexible Lüftungssystem aus Rotor und Motor 30 Prozent weniger Energie als andere Lüftungssysteme vergleichbarer Kapazität.
Automatische Überwachung der Luftqualität
Wird ein Raum nur teilweise genutzt, also mit verminderter Personenkapazität, so sinkt dementsprechend auch der notwendige Luftaustausch. Daher ist beim Clivet Packaged System ein CO2-sensibler Luftqualitätssensor im Fortluftkanal montiert. Auf der Basis seiner Messdaten wird der Öffnungsgrad der Außenluftklappe automatisch gesteuert, sodass immer ausreichend frische Luft zugeführt wird und gleichzeitig Wärmeverluste vermieden werden. Der Sensor kann aber auch VOCs (Volatile Organic Compounds), Tabakrauch, Formaldehyd (z. B. in Lösemitteln, Deos, Klebstoffen, Farben und Reinigungsmitteln) sowie Speisengerüche erkennen.
Konventionelle vs. thermodynamische Wärmerückgewinnung
Herkömmliche Rückgewinnungssysteme sind passive Luft/Luft-Wärmeübertrager, mit denen die Wärmeenergie – in einigen Fällen auch die Feuchtigkeit – zwischen dem Ab- und Frischluftstrom direkt oder über Kreislauf-Verbundsysteme übertragen wird. Die thermodynamische Rückgewinnung basiert hingegen auf reversiblen Wärmepumpen, die Abluft als Wärmequelle nutzen.
Die unterschiedlichen Wirkungsweisen beider Lösungen haben Auswirkungen auf die Energieeffizienz:
Die Energieeffizienz der passiven Luft/Luft-Wärmeübertrager wird anhand des Austauschwirkungs-grads () gemäß EN 308 gemessen.
Die Energieeffizienz der Wärme-pumpen wird gemäß EN 14511 anhand der Leistungszahl (COP) gemessen.
Für eine Kosten-Nutzen-Analyse der beiden Lösungen wurden zwei der am häufigsten verwendeten Wärmerückgewinnungssysteme betrachtet. Dabei wurde nicht nur die Nennleistung gemessen, sondern auch die gegebenen Betriebsbedingungen berücksichtigt. Denn die Nennbedingungen treten bei der Systemnutzung nur in einem mehr oder minder kurzen Zeitraum auf und sind daher nicht repräsentativ für den tatsächlichen Betriebszyklus im Jahr.
Rotationswärmeübertrager vs. thermodynamische Rückgewinnung
Die Wärmerückgewinnung durch Enthalpierotoren wird durch die Rückführung der Wärmeenergie (sensible Rückgewinnung) und der Feuchtigkeit (latente Rückgewinnung) erzielt. Das System besteht normalerweise aus einem Aluminiumrotor, dessen eine Hälfte die Abluft und die andere Hälfte die Frischluft umwälzt. Seine Merkmale:
Die Enthalpiedifferenz (Temperatur und Feuchtigkeit) zwischen dem Innen- und Außenbereich steigt bei kalten Außentemperaturen und sinkt an milderen Tagen deutlich.
Die dichte Matrix des Rotors und der notwendige Schutzfilter bewirken Druckverluste und erhöhen dadurch den Leistungs- und damit den Energiebedarf der Lüftung.
Eine mögliche Kontaminierung zwischen den beiden Luftströmen wird normaler-weise durch den Einsatz eines Reini-gungsbereichs gemindert. Das ist aber für sensible Gebäude wie Krankenhäuser, Pflegeheime und Labors nicht ausreichend, weswegen Enthalpierotoren dort nicht verwendet werden können.
Die thermodynamische Energierückgewinnung stützt sich hingegen auf die reversible Wärmepumpentechnik. Deren Heiz- und Kühlleistung nutzt die Abluft als Wärmequelle, was sich im Winter- und Sommerbetrieb gleichermaßen als vorteilhaft erweist. Deshalb
ist der saisonale COP größer als bei einem herkömmlichen Kältekreislauf, der ausschließlich die Außenluft als Wärmequelle nutzt;
ist die Heiz- bzw. Kühlleistung im Vergleich zu passiven Wärme-übertragern bei wechselhaften Außen-bedingungen wesentlich stabiler;
wird die Lüfterleistungsaufnahme durch die für passive Wärme-übertrager höheren Druckverluste reduziert;
ist ein Klimatisierungssystem mit thermodynamischer Energierückgewinnung deutlich kompakter.
Positive Energiebilanz
Durch die Nutzung der thermodynamischen Wärmerückgewinnung werden (gegenüber anderen Lösungen die folgenden energetischen Vorteile erzielt:
32 Prozent Energieeinsparung gegenüber einem Lüftungsgerät mit Enthalpierotor und einer Einströmgeschwindigkeit von 3,2 m/s;
16 Prozent Energieeinsparung gegenüber einem Lüftungsgerät mit einem Enthalpierotor mit einer Einströmgeschwindigkeit von 1,8 m/s.
Weitere Vorteile bei der Verwendung der thermodynamischen Wärmerückgewinnung gegenüber dem Enthalpierotor sind:
Kompaktere Bauweisen, denn Anlagen mit thermodynamischer Wärmerückgewinnung sind bis zu 20 Prozent kleiner als andere Lösungen.
Geringerer Installationsaufwand, denn thermodynamische Wärmerückgewinnungssysteme sind vollständig in der Klimatisierungsanlage integriert und werden vor ihrer Auslieferung einer individuellen Prüfung unterzogen. Enthalpierotoren sind hingegen oft separate Module, die vor Ort erst montiert werden müssen, was mit zusätzlichem Aufwand für die Handhabung, die mechanische, elektrische und steuerungstechnische Montage sowie die notwendigen Leistungstests verbunden ist.
Vorteile für Umwelt und Gesundheit, denn die thermodynamische Wärmerückgewinnung führt in Außenluftanwendungen zu keiner Kreuzkontamination.
Langfristig mehr Leistung, denn die thermodynamische Wärmerückgewinnung benötigt im Vergleich zu einem gewöhnlichen Kältekreislauf keine Zusatzfunktionen. Beim Enthalpierotor hingegen bewirkt die Minderung der hygroskopischen Oberfläche geringeren Wärmeübertragungs-Wirkungsgrad und damit auch weniger Energierückgewinnungskapazität.
Ulrich Thaufelder,
Geschäftsführer der Clivet GmbH, Norderstedt
Güntner: Verflüssiger, Gaskühler und Rückkühler
Die Modelle Flat Compact (Bild) und Vertical Compact von Güntner decken ein breites Anwendungsspektrum in der Kälte- und Klimatechnik ab und dienen je nach Bedarf als Verflüssiger, Gaskühler oder Rückkühler in horizontaler oder vertikaler Bauform, in finoox- oder microox-Technik. Die kompakten Geräte sind für ein Leistungsspektrum von 4 bis 400 kW und mit den für verschiedene Kältemittel angepassten Wärmeübertragern ausgelegt. Die Verflüssiger GCHC (horizontale Bauform) und GCVC (vertikale Bauform) stehen für alle gängigen und neuen synthetischen Kältemittel sowie für Propan zur Verfügung. Die CO2-Gaskühler GGHC und GGVC sind mit ihrem maximalen Betriebsdruck von 120 bar sowohl für subkritische als auch für transkritische Anlagenkonzepte geeignet. Die Rückkühler GFHC und GFVC runden die Produktfamilie für alle Anwendungen im Bereich indirekte Kühlung ab.
Die Kernrohrdurchmesser und -materialien in Kombination mit den Lamellengeometrien vereinen maximale Leistung und minimales Rohrvolumen. Damit lässt sich die Kältemittel-Füllmenge einer Anlage reduzieren und ihr GWP senken. Eine geringere Füllmenge kann außerdem dazu beitragen, die Anzahl an vorgeschriebenen Leckageüberprüfungen nach der F-Gase-Verordnung zu vermindern.
Die effizienten, ErP-konformen Ventilatoren sind sowohl in AC- als auch EC-Technik verfügbar und bilden zusammen mit dem Gehäuse eine luft- und schalltechnisch günstige Einheit. Für die EC-Ventilatoren besteht die Möglichkeit der externen Ansteuerung über ein 0 ... 10-V-Signal. Für eine einfache Installation und schnelle Inbetriebnahme der Geräte steht für beide Techniken das Güntner Motor Management mit einem speziell auf die Geräte abgestimmten Regelungskonzept als Zubehör zur Verfügung.
Die Auswahl eines auf die Anlagenbedürfnisse maßgeschneiderten Gerätes erfolgt schnell und zuverlässig mittels GPC (Güntner Product Configurator). Durch die dynamische Konfiguration der zur Verfügung stehenden Wärmeübertrager-Techniken (finoox oder microox) mit ihren Varianten (Rohrmaterialien, -durchmessern, Lamellenformen etc.) in Verbindung mit einer großen Auswahl verschiedener Ventilatoren entsteht ein passgenaues Gerät.
Auch die Gehäuse wurden überarbeitet und für Transport und Lagerung optimiert. So können, aufgrund des reduzierten Gerätegewichtes, bis zu drei Geräte übereinander gestapelt werden. Kleinere Geräte lassen sich einfach mittels Gabelstapler transportieren. Die größeren Modelle haben Aufhängelaschen für den Krantransport.
