Gretchenfrage: Wann ist der Rotor der Richtige?

Um ein hygienisches, gesundes sowie produktives Klima in Innenräumen zu erzeugen, ist ein kompliziertes Zusammenspiel mehrerer Faktoren notwendig. Denn für einen dauerhaft hohen Klimakomfort, müssen die Luftfeuchte, die Luftqualität, die Temperatur sowie das Licht gemessen und geregelt werden. Hierbei wirkt eine zentrale Lüftungsanlage auf mehrere Einflussgrößen. Häufig stecken verschiedene technische Grundprinzipien in den dazugehörigen Anlagen – doch ist auch eine „richtige” Technologie vorhanden?

Vor allem Kreislaufverbundsysteme werden hauptsächlich dann eingesetzt, wenn Zu- und Abluft hundertprozentig und jederzeit voneinander getrennt bleiben müssen. Es gibt Argumente dafür, dass in dem überwiegenden Rest der Anwendungsfälle Rotationswärmeübertrager entscheidende Vorteile bieten.

1. Hohe Wirtschaftlichkeit selbst bei niedrigen Temperaturen (< 0 °C)

   Der Wärmebereitstellungsgrad bleibt bei Rotationswärmetauschern stabil, auch wenn die Außentemperatur fällt. Bei anderen Wärmeübertragern leidet die Effizienz insbesondere dann, wenn die Außenlufttemperatur unter den Gefrierpunkt sinkt. Rotationswärmetauscher frieren bei westeuropäischen Klimaverhältnissen nicht ein – andere Übertrager dagegen müssen mit zusätzlichem Energieaufwand (und -kosten) von Frost befreit werden.

2. Feuchterückgewinnung für besseres Innenraumklima und Ressourcenschonung

   Ein gesundes und produktives Raumklima besteht, wenn die Luft weder zu Trocken noch zu feucht ist. Als Richtwert für ein behagliches und gesundes Raumklima werden meist die bekannten 40% bis 60% genannt. In der DIN EN 16798 Teil 3 wird eine relative Feuchte von 30% bis 70% empfohlen.

   Rotationswärmetauscher können neben der Wärme auch Feuchte übertragen. Das Material des Rotors bestimmt die Fähigkeit des Feuchteübertrags im Wesentlichen mit. Rotoren ohne Beschichtung können Feuchte nur bei auftretender Kondensation übertragen (Kondensationsrotor). Dieses findet ausschließlich im Winter bei kalten Außentemperaturen statt. Enthalpie- oder auch hygroskopische Rotoren besitzen eine durch Behandlung veränderte Oberflächenstruktur. Diese ermöglicht es in geringen Maße Feuchte auch ohne Kondensation zu übertragen. Sorptionsrotoren sind beschichtete Rotoren die eine Feuchterückgewinnung von bis zu 80% ganz ohne Kondensation erreichen können.

   Ein Rotor gewinnt im Winter einen Teil der Feuchtigkeit aus der Abluft für das Gebäude zurück. Dieses verbessert das Innenraumklima und senkt Energiekosten für eventuell installierte Luftbefeuchter sowie oftmals das Invest für die Anschaffung dieser.

   Der Feuchteübertrag von Sorptionsrotoren findet im Sommer ebenfalls statt. In diesem Fall wird Feuchtigkeit aus der Außenluft, über den Rotor, an die Fortluft übertragen und die Zuluft entsprechend getrocknet. Dieser Vorgang unterstützt eine aktive Kühlung der Zuluft und spart hierbei Energie. Oftmals sinken sogar die Investitionskosten der Nachkühlung da diese gegebenenfalls kleiner dimensioniert werden kann.

3. Geringer Platzbedarf bei der Installation

   Durch die spezielle Geometrie der Rotationswärmetauscher ist deren Oberfläche relativ zur Einbaulänge viel größer als bei anderen Systemen. Für einen Volumenstrom von 20.000m³/h werden beim Lüftungsgerät mit Rotationswärmeübertrager Swegon GOLD RX beispielsweise 570 mm Einbaulänge veranschlagt, der vergleichbar leistungsstarke Plattenwärmetauscher ist mit 1.500 mm mehr als 2,5mal so groß! Also bieten Rotationswärmetauscher – verglichen mit Plattenwärmeübertragern – im oben angesprochenen Anwendungsfall ein behaglicheres Innenraumklima für niedrigere Betriebskosten.

Der Markt spricht seine eigene Sprache

Doch warum machen sie laut EUROVENT nur etwas weniger als ein Drittel der insgesamt installierten Anlagen für zentrale Lüftung aus? Zunächst wird Wärmeübertragern mit Rotor nachgesagt, dass sie höhere Leckraten als andere Konzepte aufweisen. Dies meint, dass beispielsweise Gerüche oder andere Stofflasten aus der Abluft über den Rotor wieder in die Zuluft gelangen können. Wer jedoch vorschnell schließt, dass Plattenwärmetauscher generell dichter sind als Rotoren, liegt falsch.

Die Wahrheit liegt dazwischen

Sowohl Platten- als auch Rotationswärmeübertrager weisen Leckraten auf. Keines der beiden Konzepte kann hundertprozentig dicht sein. Der Plattenwärmetauscher beispielweise wird aufgrund seiner Größe meist aus mehreren Komponenten zusammengesetzt – und immer dort, wo Teile miteinander verbunden sind, können an den Übergängen Lecks auftreten. Experten gehen von Leckraten zwischen 0,15 und 3% aus. Einerseits sind das – absolut gesehen – sehr geringe Werte. Andererseits ist eine relative Spreizung zwischen 0,15 und 3% recht groß.

Vorurteile vs. Wissenschaft

Dieser große relative Unterschied liegt am technischen Fortschritt. Hersteller hochwertiger Anlagen unterhalten eigene Testlabors und Prüfstände, um die Anlagen und deren Komponenten stetig weiter zu entwickeln.

Einige wenige Unternehmen wie Swegon bauen Ihre Rotoren sogar selbst. Dadurch gewinnen sie größeren Einfluss auf die Produktqualität des Rotors. Zudem können alle Komponenten sowohl in der Prototypen-Phase als auch in der Serienproduktion laufend und optimal aufeinander abgestimmt werden. Manche Hersteller haben sehr ausgefeilte Methoden entwickelt, um Leckagen auf ein Minimum zu reduzieren.

1. Kontinuierliche und genaue Messung der Druckverhältnisse

   Nur wenn dauerhaft gewährleistet ist, dass auf der Zuluftseite mehr Druck herrscht, als auf der Abluftseite, findet keine Vermischung der Luftströme statt.

2. Mechanische Spülkammer

   Eine Vorrichtung hindert die Abluft im Rotor daran, sich mit der (an anderer Stelle ebenfalls im Rotor befindliche Zuluft zu vermischen.

3. Regelungsbasierte Kontrolle der Rotationsgeschwindigkeit

   Die Lüftungsanlage passt die Rotorgeschwindigkeit dem vorhandenen Luftstrom an, sodass die gesamte Abluft in die Spülkammer geleitet wird (und sich deshalb nicht mit der Zuluft vermischen kann).

Zusammenfassend sind Geräte mit Rotationswärmeübertrager vor allem in mittleren und größeren Anwendungsbereichen wirtschaftlicher und kompakter als Plattenwärmetauscher. Zudem bieten sie durch die effektive Feuchterückgewinnung einen klaren Komfortvorteil. Bezüglich des Dauerbrenners „Leckage“ bleibt übrig, dass kein Lüftungsgerät komplett dicht ist. Aber bestimmte Anlagen, vor allem von Herstellern, die möglichst viel selbst herstellen und testen, weisen mittlerweile extrem niedrige Leckraten auf (z.B. 0,5% bei GOLD Geräten).

Mehr lesen:

Innenraumklima – frisch, frei und produktiv dabei

Technologiekonzepte bei zentralen Lüftungsanlagen