Die
Rotationswärmeaustauscher sind nach den
Richtlinien für
Wärmerückgewinnung (z.B. VDI 2071)
Regeneratoren mit drehendem Wärmeträger (Kategorie 3) gebaut. Der
Wärme abgebende und der
Wärme aufnehmende
Luftstrom erwärmen bzw. kühlen im Gegenstrom die rotierende, luftdurchlässige Speichermasse. Abhängig von den
Luftkonditionen und der Oberfläche des Speichermaterials kann dabei auch
Feuchtigkeit übertragen werden. Zu- und
Abluft müssen also zusammengeführt werden und durchströmen gleichzeitig den
Wärmeaustauscher. Die Speichermasse besteht aus dreieckigen, axial angeordneten, kleinen Kanälen, die aus dünner Metallfolie bestehen. Die Tiefe der Speichermasse (in
Luftrichtung gesehen) ist in der Regel 200 mm; die Lagenhöhe beträgt üblicherweise 1.4 – 1.9 mm, je nach Anwendung. Bei diesen Dimensionen stellt sich in den Rotorkanälen der Speichermasse eine laminare Strömung ein.
Regenerative Wärmetauscher (
Rotationswärmetauscher) werden von der Außen- und
Fortluft gegenläufig durchströmt. Sie besitzen ein nichthygroskopisches oder hygroskopisches kapillares
Speichermedium, dass die
Energie der warmen
Fortluft speichert. Außerdem findet hier eine
Feuchtigkeitsaufnahme inform von
Absorbtion/Adsorbtion sowie Kondensation statt. Dadurch wird eine
Rückwärmezahl bis zu
90 % erreicht. Die vom Speicher aufgenommene Wärme und Feuchtigkeit wird beim Weiterdrehen auf die
Außenluft übertragen.
Nachteilig kann bei diesem Systen die
Übertragung von Feuchtigkeit und
Gerüche sein. Wobei die Übertragung der Feuchtigkeit auch als Vorteil gesehen werden kann.
Kondensationsrotor
Die
Speichermasse besteht aus
glattem, unbehandeltem Aluminium, das Feuchte nur dann überträgt, wenn auf der Warmluftseite Kondensat entsteht und dieses von der Kaltluft (teilweise) wieder aufgenommen wird. Bei großen
Temperaturdifferenzen können Rückfeuchtzahlen über 80 % erreicht werden. Der Einsatz von Kondensationsrotoren für die
Wärme- und Feuchtigkeitsübertragung empfiehlt sich vor allem in Lüftungsanlagen ohne mechanische Kühlung, also für den Winterbetrieb.
Die
Speichermasse (z. B. Aluminium ist mit einem
Sorptionsmittel, z. B. Silicagel) hat eine Oberfläche, die Feuchte durch reine Sorption überträgt (ohne Kondensation). Die Rückfeuchtzahl ist also nahezu unabhängig vom Kondensationspotenzial. Der geringe Rückgang lässt sich mit dem gleichzeitig geringer werdenden
Temperaturunterschied begründen.
Der Einsatz von Sorptionsrotoren empfiehlt sich besonders in Anlagen mit mechanischer Kühlung. Durch die
hohe Feuchterückgewinnung auch bei Sommerkonditionen wird die
Außenluft getrocknet. Damit muss weniger Kühlleistung installiert werden und die
Energiekosten für die Kühlung werden um bis zu 50 % reduziert.
Enthalpierotor (
hygroskopischer Rotor)
Die metallische Speichermasse hat durch ine Behandlung eine kapillare Oberflächenstruktur erhalten. Die Feuchte wird durch Sorption und Kondensation übertragen, wobei der Sorptionsanteil sehr gering ist. Die Feuchteübertragung im sogenannten Sommerbetrieb (k <0) ist also ebenfalls sehr gering.
Bei
unterschiedlichen Volumenströmen bei
Umluft- und
Mischluftbetrieb und wenn die Gefahr besteht, dass der Rotor bei Kondensation einfriert, kann die Verwendung eines
Bypasses parallel zum Rotor sinnvoll sein. Die Auslegung sollte so erfolgen, dass der Druckverlust durch den
Bypass durch einstellbare Stellklappen gleich hoch ist, wie durch den Rotor.
Mit
Rotationswärmeaustauschern kann neben der
Wärme auch
Feuchte übertragen werden. Entscheidend dafür ist das Material bzw. die Oberfläche der Speichermasse. Durch umfangreiche Messungen an der Prüfstelle Gebäudetechnik der Hochschule Luzern von Rotoren verschiedener Hersteller können charakteristische Kennlinien für die unterschiedlichen Ausführungen angegeben werden. Bezugsgröße für die Rückfeuchtzahl ist dabei das Kondensationspotenzial; das ist die Feuchtedifferenz zwischen der Warmluftfeuchte und der Sättigungsfeuchte der Kaltluft.
- Je größer das Kondensationspotenzial ist, desto größer ist die zu erwartende Kondensatmenge auf der Warmluftseite.
- Ist das Kondensationspotenzial null oder negativ, so kann kein Kondensat entstehen. Die Feuchteüber-tragung ist also nur durch Sorption möglich.
- Die angegebenen Kennlinien geben typische Werte für das Massenstromverhältnis von 1:1 und den Druckverlust von ca. 130 Pa bei einer Lagenhöhe von 1,9 mm wieder.
- Der Geltungsbereich der Bezugsgröße k, also des Kondensationspotenzials, ist beschränkt auf übliche Konditionen der Lüftungstechnik. Die Rückwärmzahl muss mindestens 70 % betragen. Die Feuchteübertragung darf durch die Sättigungslinie (z.B. bei sehr tiefen Außentemperaturen) nicht begrenzt sein.
Bei diesem
Wärmerückgewinner-Kapillarradialventilator wird in einem
Doppelspiralgehäuse mit zwei Ansaug- und zwei Ausblasöffnungen mit einem
Ventilatorrad aus offenporigem Skelettschaum gleichzeitig Zu- und
Abluft gefördert und
Wärme ausgetauscht. Das
Ventilatorrad dient hierbei als
Wärmeträger.
Der Wärmeaustausch-Wirkungsgrad ist nicht von der Temperaturdifferenz abhängig. Wenn keine Taupunktunterschreitung der Abluft stattfindet, werden 48 % der sensiblen Wärme und 40 % der latenten Wärme zurückgewonnen, der Enthalpieübertragungsgrad beträgt 44 %. Bei Taupunktunterschreitung wird das anfallende Kondensat durch die Fliehkraft ausgeschieden. Die dabei frei werdende Wärme geht als sensible Wärme in die Zuluft. Dabei erhöht sich der sensible Wirkungsgrad zu Lasten des latenten Wirkungsgrades. Der Enthalpieübertragungsgrad von 44 % bleibt erhalten.
Der
wärmerückgewinnende Kapillarradialventilator ist in einem Doppelspiralgehäuse so ausgeführt, dass das Laufrad aus einem Stützkäfig, einem offenporigen Skelettschaum aus Polyurethan und dem
Ventilator-Antrieb besteht. Der Ansaugraum ist durch eine Trennwand in zwei Hälften geteilt. Durch diese Anordnung können mit einem
Ventilatorrad zwei
Luftströme erzeugt werden. So kommt es zur
Unterdruckbildung auf der
Außenluft- und Ablufseite und zur Überdruckbildung auf der
Zuluft- und
Fortluftseite.
Der
Wärmetauscher-Ring aus Polyurethan-Spezial-Skelettschaum hat eine Filterwirkung der Güteklasse A 2 und wirkt gleichzeitig schalldämmend. Da er lose in einem Stützkorb angeordnet ist, kann er zur
Wartung herausgenommen werden.