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- Rotations-Wärmeübertrager sind Platten-Wärmeübertragern und Kreislaufverbundsystemen bei der Anwendung Klimagerät in puncto, Druckverlust, Investitionskosten, Amortisationszeit und Leistungsdichte überlegen.
- Aufgrund systembedingter Leckagen müssen die Ventilatoren in Klimageräten mit Rotations-Wärmeübertrager allerdings mehr Luft für den gleichen Außenluftwechsel fördern.
- Ein neues Dichtungssystem hebt diesen Nachteil mit einer garantierten Leckagerate von maximal 2 % nun nahezu auf. Die Konstruktion ermöglicht zudem größere Rotoren bei vorgegebenem Rahmenmaß und damit geringere Druckverluste.
Es gibt fünf Systeme zur Energierückgewinnung in Klimageräten: Platten-Wärmeübertrager, Wärmerohr, Rotations-Wärmeübertrager (Wärmerad), Umschaltspeicher und Kreislaufverbundsysteme. Spätestens ab einem Volumenstrom von ca. 7000 m3/h sticht jedoch der Rotations-Wärmeübertrager hervor: Kein anderer Wärmeübertrager erreicht vergleichbar hohe Leistungen bei gleichzeitig geringen Druckverlusten und einem minimalen Einsatz von Hilfsenergie.
Verglichen mit den vier anderen Systemen zur Energierückgewinnung erzielt der Rotor dank maximaler Wirkungsgrade und geringer Investitionskosten die geringsten Amortisationszeiten und ist daher der Wärmeübertrager der ersten Wahl. Ein neuer Rotor-Typ reduziert nun auch den vermeintlichen Schwachpunkt von Rotations-Wärmeübertragern – die Leckage – auf ein Minimum. Dank eines neuen Dichtungssystems.
Im Vergleich zu (nahezu) leckagefreien Systemen (KVS) gibt es beim Rotor systembedingt Leckagen, die (nach VDI 3803/5) definiert werden als Leckagezahl, auch als OACF (Outdoor-Air-Correction-Factor) sowie als Umluftzahl EATR (Extract-Air-Transfer-Ratio). Der OACF beschreibt, wie viel Außenluft tatsächlich angesaugt werden muss, um die gewünschte Volumenförderung im Klimagerät zu erhalten. Der EATR beschreibt, wie hoch der Anteil der Abluft ist, der in die Zuluft übertragen wird. Der EATR beeinflusst darum auch die Auswirkungen der Leckagezahl.
Beide Werte sind abhängig von der Ventilatoranordnung, den vorherrschenden statischen Differenzdrücken, der Auswahl des Dichtungssystems und der Qualität der Wartung. Zumindest waren sie das bisher.
Garantierte Leckage von nur 2 %
Die Klingenburg GmbH für Energierückgewinnung in Gladbeck hat genau an dieser Stelle angesetzt und ein System entwickelt, welches den Einsatz von Rotoren mit minimierter Leckage ermöglicht – komplett unabhängig von der gewählten Anordnung der Ventilatoren oder den vorherrschenden statischen Druckdifferenzen. Die Lösung bietet der neue Rotor mit der Typenbezeichnung RRA. Dieser Rotations-Wärmeübertrager verfügt über eine echte Innovation: die Twin-Kontaktdichtung. Beim Einsatz dieses neuen Rotors kann der Hersteller eine Leckagerate von lediglich 2 % garantieren.
Diese minimierte Leckage wirkt sich sehr positiv auf den Energieverbrauch aus. Nach VDI 3803 Blatt 5 und den RLT-Richtlinien ist beim Einsatz von Rotoren und fehlenden Angaben zur Leckage von einer Leckage von 10 % auszugehen. Somit ist für den Ventilator ein um 10 % erhöhter Volumenstrom einzuplanen. Dies bedeutet auch eine höhere Leistungsaufnahme des Ventilators, gegebenenfalls ist sogar ein größerer Ventilator erforderlich.
Hilfsenergieeinsatz bleibt minimal
Durch den Einsatz des RRA-Rotors kann die Mehrleistung auf 2 % reduziert werden und so direkt Kosten eingespart werden. Der eventuelle Leistungssprung für den Venti-lator entfällt und die Betriebskosten fallen durch die geringe Leistungsaufnahme ebenfalls geringer aus. Der Hilfsenergieeinsatz bleibt minimal (die elektrische Leistung des Rotor-antriebs kann im Vergleich zu der Pumpenleistung eines KVS vernachlässigt werden). Mit diesen Vorteilen, den erheblich gerin-geren Investitionskosten und den minimalen Betriebskosten ergibt sich für den Rotor als Wärmerückgewinnungs-System mit maximalen Wirkungsgraden ein signifikanter Kostenvorteil im Vergleich zu einem KVS oder einem Platten-Wärmeübertrager. Nicht zuletzt spielt auch die Wartungsfreundlichkeit eine Rolle bei der Entscheidung für den Rotor als passendes System.
Die Umsetzungsverordnungen für 2016 und 2018 der ERP(Ökodesign)-Richtlinie werden von dem RRA-Rotor vollumfänglich erfüllt. Auch nachfolgende Anforderungen stellen kein Problem für ihn dar, er kann diese (insbesondere im Vergleich zum KVS) mit geringeren Investitionskosten und geringeren Betriebskosten (insbesondere für Hilfsenergie) umsetzen. Zusätzlich ist ein rotierender Wärmeübertrager neben dem rein sensiblen Wirkungsgrad auch in der Lage, latente Energie zurückzugewinnen. Dies ist in besonderem Maße erforderlich, um Luftbefeuchtungsleistung und nachfolgende Kälteleistungen zu minimieren.
Ein weiterer Vorteil des RRA ist, dass das Gehäuse-Dichtungskonzept ein größeres Rad im Verhältnis zur Rahmengröße ermöglicht. Dadurch können größere Räder in gegebene Rahmenabmessungen eingesetzt werden, was zu höheren Wirkungsgraden und kleineren Druckverlusten führt.
Fazit
Ein rotierender Wärmeübertrager ist nicht nur unter den Gesichtspunkten der Energiebilanz und der ERP-Richtlinie das führende System zur Energierückgewinnung. Auch bezüglich der Wirtschaftlichkeit eines Klimageräts mit Wärmerückgewinnung ist der Rotor – speziell der RRA mit Twin-Kontaktdichtung – das aktuell beste System auf dem Markt. Martin Kohler, Klingenburg GmbH
Kontakt zum Anbieter
2 Der OACF (Outdoor Air Correction Factor) ist zur Bestimmung der notwendigen Außenluftmenge infolge von Leckage für die Ventilatorleistung anzusetzen. Im Gegensatz zu einer Standarddichtung (Fall 2) reduziert die Twin-Kontakt-Dichtung des RRA den OACF auf 1,02 (Fall 1) und damit die zu planende Ventilatorleistung.
3 RRA-Dichtungsschema
Die beidseitig wirkenden Twin-Kontakt-Dichtungen (1 und 2) sind auf dem Umfang der Speichermasse (4) fest montiert und umlaufen parallel das integ-rierte Abschottblech (3) im Gehäuserahmen. Dadurch ist eine extrem geringe Leckage, unabhängig von der Drucksituation (Ventilatoranordnung), gewährleistet.
