Wärmeübertragerblock aus Gegenstrom-Schicht-Wärmeaustauscher-Modulen (GSWT).
Die multifunktionale Gegenstrom-Schicht-Wärmetauscher-Technik (GSWT) für die Lüftungs- und Klimatechnik ist durch eine hohe Effizienz und Betriebssicherheit sowie durch eine besondere Bauweise gekennzeichnet. Im Vergleich zu herkömmlichen WRG-Systemen hat die GSWT-Technik viele Vorteile, was zu deutlichen Energieeinsparungen und Kostensenkungen führt.
Die Funktionsweise der GSWT-Technik basiert auf Gegenstromprinzip: Dabei strömen beide Medien, Luft und Wasser, entgegengesetzt zueinander durch den Wärmeübertrager. Dies ermöglicht einen beidseitigen Temperatur-Übertragungsgrad von 90 Prozent.
Der GSWT besteht aus einer Vielzahl von Wärmeübertragern, die schichtweise übereinandergestapelt werden. Zwischen den Schichten bewirkt eine Trennlage eine zwangsgeführte Luftströmung im Gegenstromprinzip. Jede Schicht ist nur wenige Zentimeter hoch und hat separate Absperrventile. Eine defekte Schicht kann daher im laufenden Betrieb aus dem Übertragungsprozess ausgekoppelt werden.
Bei einem GSWT mit 20 Schichten würde bei Ausfall einer Schicht 95 Prozent der Wärmeübertragungsfläche erhalten bleiben und weiterhin einen hohen Temperaturübertragungsgrad gewährleisten. Dies erhöht die Verfügbarkeit und die Zuverlässigkeit der Anlage und bewirkt so eine besonders große Betriebssicherheit.
Zudem hat der GSWT kleine Strömungskanäle, die seitlich durch die Lamellen und in der Höhe durch die Trennlagen begrenzt sind. Diese tragen zur guten und einfachen Reinigungsfähigkeit des Wärmeübertragers bei.
Die GSWT-Technik ist zudem durch ihre hohe Rückwärmezahl und Effizienz gekennzeichnet. Für ein hocheffizientes GSWT-System werden zwei GSWT zu einem Kreislaufverbundsystem kombiniert und erzielen dann Rückwärmzahlen von bis zu 80 Prozent, d. h. 80 Prozent der Abluftwärme (Differenz Abluft zu Außenluft) wird zurückgewonnen. Diese hohen Rückwärmezahlen in Verbindung mit hoher Redundanz erlauben eine multifunktionale Nutzung, was die Effizienz weiter steigert.
Das Kreislaufverbundsystem (KVS) auf GSWT-Basis verbessert die Effizienz von luft- und klimatechnischen Anlagen durch eine intelligente Kreislaufverbundregelung. Das System ermöglicht eine präzise Steuerung und Optimierung der Energieverteilung in Gebäuden, indem es verschiedene Komponenten wie Lüftungs-, Heizungs- und Klimaanlagen miteinander verbindet und synchronisiert. Durch die Integration von Sensoren und intelligenten Regelungsalgorithmen kann das KVS den Energieverbrauch reduzieren und den Komfort für die Nutzer erhöhen.
Mit dem Einsatz der GSWT-Technik werden im KVS gleichzeitig die Betriebssicherheit verbessert und Substitutionen in anderen Gewerken ermöglicht. Damit ist das Kreislaufverbundsystem eine Lösung zur Effizienzsteigerung und Optimierung von TGA-Anlagen in verschiedenen Anwendungsbereichen.
Ein weiterer KVS-Vorteil ist die Fähigkeit zur keim- und schadstofffreien Wärmeübertragung. Im Gegensatz zu anderen Wärmerückgewinnungssystemen wie Rotations- und Plattenwärmeübertragern können auch bei belasteter Fortluft oder erhöhten Hygieneanforderungen hohe Rückgewinnungsleistungen erzielt werden. Zudem ermöglicht KVS den Einsatz einer indirekt adiabatischen Kühlung, ohne Feuchtigkeit oder Keime zu übertragen.
Hohe Ausfallsicherheit: Beim Wegfall einer Wärmeübertragungs-Schicht bleiben immer noch 95 Prozent der Übertragungsfläche erhalten.
Hohe Betriebssicherheit, kompaktere Heiz- und Kältetechnik
Die hohe Betriebssicherheit der GSWT sichert im Winter eine ausfallsichere Wärmerückgewinnungsleistung, sodass die eingesparte Wärmeleistung bei der Auslegung der noch vorzuhaltenden Heizleistung berücksichtigt und die Heiztechnik um bis zu 80 Prozent kleiner ausgelegt werden kann.
Da das GSWT-System im Sommer auch zur Kälterückgewinnung einsetzbar ist, wird somit auch Kälteleistung eingespart. Durch diese Einsparung in Kombination mit adiabatischer Vorkühlung fällt auch die Kältetechnik sowie die zugehörige Rückkühltechnik deutlich kleiner aus.
Die GSWT-Technik schafft somit die Möglichkeit zur Substitution von Heiz-, Kühl- und Rückkühlleistung. Durch ihren redundanten und betriebssicheren Aufbau können Leistungen angepasst und reduziert werden, was zu erheblichen Einsparungen bei den Investitionen führt. Die Substitution von Heiz-, Kühl- und Rückkühlleistung ermöglicht auch eine effizientere Nutzung von Ressourcen.
Bild: SEW
GSWT-Funktionsprinzip in Schnitt- und 3D-Darstellung.
Bild: SEW
GSWT-Funktionsprinzip in Schnitt- und 3D-Darstellung.
Es sind viele Funktionen integrierbar.
Bild: SEW
Schema einen multifunktionalen Kreislaufverbundsystems mit Siemens Simatic Steuerung.
Bild: SEW
Wegen ihrer modularen Bauweise ist die Einbringung von GSWT-Systemen auch bei beengten Verhältnissen ohne bauseitige Öffnung der Technikzentralen möglich.
Multifunktionale Nutzung möglich
Die GSWT-Technik verbindet hohe Rückwärmezahlen mit hoher Redundanz und bildet damit die Grundvoraussetzungen für eine multifunktionale Nutzung. Dazu ist eine breite Funktionspalette integrierbar: Neben der Wärmerückgewinnung können auch Funktionen wie Kälterückgewinnung, indirekt adiabatische Verdunstungskühlung, Nacherwärmung, Nachkühlung, Abwärmenutzung, Solarwärmenutzung, Kältemaschinen-Rückkühlung, Freie Kühlung und weitere andere Features integriert werden.
Alle Funktionen sind zusammen mit einer Schalteinheit in einer elektrohydraulischen Baugruppe anschlussfertig installiert. Die integrierte Steuerung übernimmt die Regelung der GSWT-Technik und kann in jede übergeordnete MSR-Technik eingebunden werden. Auch die elektrohydraulische Baugruppe ist betriebssicher aufgebaut und beinhaltet eine Not-Handbedienebene, sodass alle Funktionen auch bei Ausfall der Regeleinheit verfügbar bleiben.
In Bezug auf die Wärme-/Kälterückgewinnung eines gesamten Betriebsjahres ermöglicht die GSWT-Technik eine hohe Effizienz. Mit integrierter Nacherwärmung und Nachkühlung können Effizienzwerte von bis zu 1 : 30 erreicht werden. Zusätzliche Funktionen wie freie Kühlung, Entfeuchtungskälterückgewinnung und Rückkühlung der Kältemaschine können die Effizienz sogar auf bis zu 1:100 steigern.
Der GSWT übernimmt somit auch die Funktion eines Erhitzers, Kühlers, Rückkühlers, etc. Zusätzliche luftseitige Wärmeübertrager oder Rückkühlaggregate sind nicht erforderlich, was den Platz- und Strombedarf der Anlagentechnik erheblich reduziert und die GSWT-Technik besonders attraktiv für die Sanierung von Bestandsanlagen macht.
Die Anwendung der GSWT-Technik bei der Sanierung von Bestandsanlagen eröffnet eine Reihe von Vorteilen, insbesondere in Bezug auf die Modernisierung bestehender Lüftungssysteme. Oftmals sind diese veraltet und entsprechen nicht mehr den aktuellen energetischen Anforderungen. Durch die Integration der GSWT-Technik können diese Systeme effizienter gestaltet und der Energieverbrauch reduziert werden.
Eine der größten Herausforderungen bei der Sanierung von Bestandsanlagen ist häufig der begrenzte Platz in den vorhandenen Lüftungszentralen oder in Bereichen, die schwer zugänglich sind. Die modulare Bauweise und die Zerlegbarkeit der einzelnen GSWT-Wärmeübertrager ermöglichen jedoch eine flexible Installation, selbst unter beengten Verhältnissen. Dies vermindert die Notwendigkeit von aufwändigen baulichen Maßnahmen wie Wanddurchbrüchen und erleichtert den Einbau in bestehende Systeme.
Vier „Fliegen mit einer Klappe“: Lüftung moderner; Weniger Energie; Mehr Komfort; Mehr Effizienz.
Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Möglichkeit, fast jede Luftleistung an die spezifischen Gegebenheiten des Gebäudes anzupassen. Dies ermöglicht eine maßgeschneiderte Lösung für jede Situation, unabhängig von der Größe oder Komplexität des Projekts. Darüber hinaus kann die GSWT-Technik auch in historischen Gebäuden eingesetzt werden, ohne die Fassaden öffnen zu müssen, was den Erhalt des architektonischen Erbes unterstützt.
Insgesamt ist die Anwendung der GSWT-Technik bei der Sanierung von Bestandsanlagen eine günstige Lösung, um bestehende Lüftungssysteme zu modernisieren, den Energieverbrauch zu reduzieren und gleichzeitig den Komfort und die Effizienz zu verbessern. ■
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