Eine Möglichkeit, die Probleme mit der Luftqualität und der Feuchtigkeit in einem Haus zu minimieren, ohne ein Fenster zu öffnen, besteht in der Installation eines mechanischen Lüftungssystems, etwa eines Luft-Luft-Wärmetauschers. Ein Luft-Luft-Wärmetauscher bringt zwei Luftströme unterschiedlicher Temperatur in thermischen Kontakt und überträgt während der Heizperiode Wärme von der abgeführten Innenluft auf die zuströmende Außenluft.
Im Sommer kann der Wärmetauscher die durch ihn hindurchströmende heiße Außenluft kühlen und in manchen Fällen sogar entfeuchten, bevor sie ins Haus zur Belüftung gelangt. Der Luft-Luft-Wärmetauscher entfernt überschüssige Feuchtigkeit und spült Gerüche sowie im Innenraum entstandene Schadstoffe ab.
Typen
Im Allgemeinen werden Wärmetauscher nach der Art der Luftbewegung innerhalb des Geräts klassifiziert. Bei einem Gegenstromwärmetauscher fließen heiße und kalte Luftströme parallel, jedoch in entgegengesetzte Richtungen. In einer Kreuzstromanlage bewegen sich die Luftströme senkrecht zueinander. Eine Axialstromanlage nutzt ein großes Rundrad: Die Luft erwärmt eine Seite des Rads, das dabei langsam rotiert und die Wärme an den kalten Luftstrom weitergibt. Eine Wärmerohr-Anlage verwendet Kältemittel, um die Wärme zu übertragen. Weitere Typen stehen für spezielle Anwendungen zur Verfügung. Kleine Gebäude, wie beispielsweise Einfamilienhäuser, verwenden in der Regel Gegenstrom- oder Kreuzstromwärmetauscher.
Wärmerückgewinnungsventilator oder Energierückgewinnungsventilator und Klima
Die meisten in nördlichen Klimazonen installierten Luft-Luft-Wärmetauscher sind Wärmerückgewinnungsventilatoren (HRV). Diese Geräte gewinnen Wärme aus der Abluft zurück und führen sie dem Gebäude wieder zu.
Durch jüngste technische Fortschritte hat sich auch die Nutzung von Energierückgewinnungsventilatoren (ERV) erhöht. Früher wurden ERV hauptsächlich in feuchteren Klimazonen eingesetzt, wo die Kühlbelastung stärker ist als die Heizbelastung. Der Hauptunterschied zwischen beiden liegt darin, dass HRV nur Wärme zurückgewinnen, während ein ERV sowohl Wärme als auch Feuchtigkeit zurückgewinnt. ERV hatten aufgrund der Überfeuchtung interner Trocknungsräder während längerer Phasen hoher Luftfeuchtigkeit teilweise geringere Effizienzen; bei fachgerechter Installation und Wartung können sie jedoch einen gesünderen Wohnraum schaffen und zugleich erhebliche Energieeinsparungen ermöglichen. Zudem handelt es sich bei den heute verkauften ERV meist um Platten-ERVs, die kein Trocknungsrad besitzen. Sprechen Sie mit einem Heiz- und Klimaanlageninstallateur, um festzustellen, ob ein HRV oder ERV unter Ihren konkreten Bedingungen am vorteilhaftesten wäre.
Design
Die allgemeine Konstruktion eines Luft-Luft-Wärmetauschers verwendet eine Reihe von Platten, die als Kern bezeichnet werden und vertikal oder horizontal gestapelt sind. Eine ideale Platte verfügt über eine hohe Wärmeleitfähigkeit, einen hohen Korrosionsschutz, die Fähigkeit, Geräusche zu dämpfen, sowie geringe Kosten und ein niedriges Gewicht. Zu den üblichen Plattenmaterialien zählen Aluminium, verschiedene Kunststofffolien und fortschrittliche Verbundwerkstoffe. Ursprünglich wurden Wärmetauscher mit Aluminiumplatten gebaut. Dabei traten Probleme durch Korrosion in der feuchten Umgebung, die durch Kondensation entstand, sowie mangelhafte Schalleigenschaften auf. Kunststoffe lösten die Korrosions- und einige Schallprobleme, doch ihre Wärmeleitfähigkeit entsprach nicht der von Aluminium, und die Kosten waren höher. Moderne Hochtechnologie-Wärmetauscher verwenden heute Verbundwerkstoffe, die sämtliche Anforderungen erfüllen.
Neben dem Kern besteht das Gerät aus einem isolierten Gehäuse, Abtauautomatiken zur Vermeidung des Einfrierens von Feuchtigkeit am Kern sowie Ventilatoren, die die Luft bewegen. Alle Wärmetauscher benötigen eine Isolierung, um die Effizienz zu erhöhen und die Bildung von Kondenswasser an der Außenseite des Geräts zu verringern. Verschiedene Arten von Abtauautomatiken mit Sensoren im Inneren stehen zur Steuerung des Abtauvorgangs zur Verfügung. Ventilatoren sorgen für den erforderlichen Luftstrom und die notwendige Belüftungsrate.
Gegenstrom-Wärmetauscher bestehen aus einem Kern aus flachen Platten. Die Luft tritt an beiden Enden des Wärmetauschers ein. Die Wärme wird durch die Platten auf die kühlere Luft übertragen. Je länger die Luft im Gerät verweilt, desto größer ist der Wärmeaustausch. Der Prozentsatz der Wärmerückgewinnung gibt die Effizienz des Geräts an. Diese Effizienzen liegen in der Regel bei etwa 80 %. Im Allgemeinen sind diese Geräte lang, flach und rechteckig, mit Luftkanälen an beiden längeren Enden.
Querstrom-Wärmetauscher verwenden ebenfalls flache Platten, jedoch strömt die Luft rechtwinklig. Diese Geräte haben eine kleinere Grundfläche und können sogar in ein Fenster passen, verlieren jedoch etwas von der Effizienz des Gegenstromprinzips. Die Effizienzen überschreiten in der Regel nicht 75 %. Diese Geräte sind oft würfelförmig, wobei alle Anschlüsse sich auf einer Seite des Würfels befinden. Die überwiegende Mehrheit der in Wohnanwendungen eingesetzten Wärmetauscher nutzt das Querstromdesign.
Auswahlen
Wählen Sie das Modell, das am besten zu Ihren speziellen Anforderungen passt. Zu berücksichtigen sind Merkmale wie der verfügbare Installationsraum, die erforderliche Austauschrate sowie die gewünschte Effizienz. Leider gibt es bei nahezu jedem Hersteller unterschiedliche Methoden zur Angabe von Effizienzwerten. So hängen beispielsweise die Lüftungsraten vom Luftströmungswiderstand ab. Ein Ventilator mit einer Luftdurchflussrate von 150 Kubikfuß pro Minute (cfm) kann diesen Durchfluss tatsächlich nur bei sehr niedrigen Drücken erzeugen. Ebenso kann ein Gerät zwar eine angegebene Effizienz von 85 % aufweisen, jedoch je nach Prüftemperatur nicht besser sein als ein Gerät mit 80 % Effizienz.
Tests und Vergleiche
Um die Effizienzaussagen der Hersteller zu standardisieren, testet das Home Ventilating Institute (HVI) Luft-Luft-Wärmetauscher sowie andere Lüftungsgeräte. Die Ergebnisse dieser Tests werden in einem Spezifikationsblatt für Luft-Luft-Wärmetauscher festgehalten. Dieses Blatt normiert die Wärmetauscher auf einen bestimmten Satz von Drücken und Temperaturen, sodass Effizienzen und Luftdurchflussraten zwischen verschiedenen Modellen miteinander verglichen werden können. Die Angaben zur Lüftungsleistung beziehen sich auf die Luftdurchflussraten bei einem bestimmten Druck, während die Energieeffizienz einen festgelegten Satz von Außentemperaturen mit unterschiedlichen Effizienzwerten verknüpft. Die wichtigste Effizienz ist die sensible Rückgewinnungseffizienz da der größte Teil des Wärmeaustauschs während dieses Prozesses stattfindet. Die sensible Rückgewinnungseffizienz gibt die Effizienzen der Geräte bei bestimmten Luftdurchflussraten (cfm) und Temperaturen an. Diese Werte lassen sich von einem Gerät zum anderen vergleichen, um bei ähnlichen Luftdurchflussraten angemessene Vergleiche durchzuführen.
