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Lüftungstechnik

Hohes Einsparpotenzial in der industriellen Lüftungstechnik

| Redakteur: Anke Geipel-Kern

Funktionsprinzip und technischer Aufbau des Wärmetauschers inklusive Spülkeil und Kammer (Bild: Wessel-Umwelttechnik)
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Funktionsprinzip und technischer Aufbau des Wärmetauschers inklusive Spülkeil und Kammer (Bild: Wessel-Umwelttechnik)

Nicht immer liegen die Einsparpotenziale so offensichtlich brach wie in der industriellen Lüftungstechnik. Hier macht sich der Einsatz einer Wärmerückgewinnung häufig schon innerhalb eines Jahres bezahlt, wie das aufgeführte Beispiel belegt. Besonders erfolgsversprechend ist die Kombination mit einer Abluftreinigung.

In der Lüftungs- und Klimatechnik werden Rotationswärmetauscher seit mehr als drei Jahrzehnten mit steigenden Verwendungszahlen eingesetzt. Allein in Mittel- und Nordeuropa arbeiten 40 bis 50 Prozent der bestehenden Anlagen und etwa 80 Prozent der Neuanlagen mit Wärmerückgewinnungssystemen. In vielen Staaten ist die Verwendung der Systeme bei Lüftungs- und Klimaanlagen bereits vorgeschrieben, da deren Effektivität, Energie- und CO2-Einsparpotenzial unbestritten ist.

Ganz anders stellt sich die Situation in der industriellen Lüftungstechnik dar: Hier sind nur wenige Anlagen mit einer Wärmerückgewinnung ausgestattet, obwohl gerade hier die hohen und weiter steigenden Energiekosten viel stärker den Produktpreis und damit das wirtschaftliche Ergebnis des Unternehmens beeinflussen. Viele Prozesse laufen 8000 Stunden oder mehr im Jahr und benötigen nicht unerhebliche Energiemengen. Die Prozessabluft wird dabei an die Umwelt abgegeben.

Nutzen der Abluft

Laut einer Rechnung der TIG Group aus Hamburg weist ein typischer Trockner beispielsweise eine Verdampfungsleistung von 3000 kg/h mit einem geförderten Frischluftvolumen von 20000 m³/h und einer Ablufttemperatur von 200 °C auf. Zum Betrieb dieser Einrichtung benötigt ein Unternehmen bei einer mittleren Außentemperatur von 10 °C, unter optimalen und theoretischen Bedingungen, also unter Vernachlässigung der thermischen Verluste, eine thermische Leistung von mindestens 4,2 mW. Die Hälfte dieser Aufwendung ist notwendig, um die Verdampfungsleistung zu realisieren, die andere Hälfte kann aber einer Wärmerückgewinnung zur Verfügung stehen, da sie in Form von Abluftenergie auf erhöhtem Temperaturniveau vorhanden ist.

Dreifach gespart

Rotationswärmetauscher weisen in der Regel einen Temperatur-Austauschgrad von etwa 70 Prozent auf und können die Außenluft somit auf etwa 150 °C vorwärmen – dazu wäre ansonsten eine Leistung von 900 kW notwendig. Es besteht demnach die Möglichkeit, die Heizkosten um etwa 21 Prozent zu senken. Die Ablufttemperatur sinkt auf etwa 90 °C. Das Abluftvolumen fällt um über 20 Prozent und reduziert bei nachgeschaltetem Ventilator damit auch dessen Antriebsenergie, was bei einem Ventilatorwirkungsgrad von 65 Prozent und bei einer Pressung von 2500 Pa eine Leistungsreduzierung von 9,5 kW für den Abluftventilator bedeutet. Diese Einsparung gleicht den rechnerischen Mehrbedarf von 1,6 kW für den eigenen Druckverlust des Wärmetauschers mit 50 bis 100 Pa pro Seite und der Antriebsenergie für die Rotation der Speichermasse von 1,5 kW aus, sodass auch die elektrische Leistung reduziert wird.

Sofern außerdem eine Reinigung der Abluft erforderlich ist, kommt ein weiterer erheblicher Einspareffekt zum Tragen. Der zu reinigende Abluftvolumenstrom, mit Ausnahme der thermischen Abluftreinigungsverfahren, wird im Betriebszustand durch die Abkühlung deutlich kleiner und damit preiswerter. Bei Anwendungen, in denen Abluftwäscher zum Einsatz kommen, werden die Betriebskosten durch den verminderten Ergänzungswasserbedarf ebenfalls reduziert. Diese verfahrenstechnische Kombination erzielt also einen dreifachen Kostenspareffekt. Die erreichbaren Kosteneinsparungen hängen vom Grad der erforderlichen Abluftreinigungseffizienz ab. Bei einigen ausgeführten Anlagen konnte ein Return-of-Invest inklusive der ansonsten nur kostenträchtigen Abluftreinigung von 1,5 bis 2,5 Jahren für das System Wärmerückgewinnung mit Abluftreinigung erreicht werden.

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