Rotationswärmetauscher verarbeiten aufgrund ihrer Kapazitäten die größten Luftmengen. Das macht sie zu den wirkungsvollsten Überträgern von Wärme- bzw. Kälteenergie.
Große Luftströme - hoher Wirkungsgrad
Die wirkungsvollsten Überträger von Wärme sind Rotationswärmetauscher. Mit keinem anderen Gerät lässt sich mehr Wärme bzw. Kälte zurückgewinnen. Kein anderer Wärmetauscher kann größere Luftmengen verarbeiten. Möglich sind Energieeinsparungen von bis zu 85 Prozent.
Aufbau des Wärmerades
Rotationswärmetauscher sind radförmig aufgebaut. Man nennt sie deshalb auch Wärmeräder oder einfach nur Rotoren. Die Räder aus Aluminiumfolien verfügen über zahllose kleine Kanäle, durch die Luft strömt. Die Luft überträgt ihre Wärme an die Speichermasse. Aluminium eignet sich wegen seiner extrem hohen Wärmeleitfähigkeit für diesen Vorgang ganz besonders.
Speichermasse eines Rotationswärmetauschers. Die Materialstärke der Aluminiumfolien liegt zwischen 0,07 und 0,1 Millimeter. Die Wellen können zwischen 1,5 und 2,5 Millimeter hoch sein. Stärke und Höhe der Wellen sind unter anderem von der Verschmutzung der durchströmenden Luft abhängig.
Kleine Wellenhöhen bedeuten eine größere Austauschfläche und somit einen höheren Wirkungsgrad, gleichzeitig erhöht sich dadurch aber auch der Druckverlust der durchströmenden Luft.
Arbeitsweise der Speichermasse
Das Wärmerad rotiert zwischen zwei Luftströmungen: dem Zuluftstrom, der Außenluft in das Innere eines Gebäudes transportiert, und dem Abluftstrom, der verbrauchte Luft aus dem Inneren des Gebäudes nach außen transportiert. Die Außenluft strömt durch die eine Hälfte der Speichermasse, die Abluft durch die andere. Dabei gibt die Abluft den größten Teil ihrer Wärme an die Speichermasse ab.
Die erwärmte Hälfte des Rades dreht sich weiter in den Zuluftstrom und gibt ihre Wärme an die einströmende, kühlere Außenluft ab. Die Zuluft gelangt stark erwärmt in das Innere des Gebäudes.
Im sogenannten „Winterfall“ (außen kühler als innen) wird die Außenluft durch den Rotationswärmetauscher ständig erwärmt. In der Gegenrichtung gibt die warme Innenraumluft ihre Wärme an die Speichermasse ab.
Im Kühlbetrieb, dem „Sommerfall“, funktioniert das Prinzip genau umgekehrt. Hier ist die Innenraum-Luft kühler als die Außenluft. Der Rotor speichert die Kälte aus der Abluft und kühlt im Zuluftsektor die warme, von außen einströmende Luft ab.
Regeneratives System der Wärmerückgewinnung
Rotationswärmetauscher gehören zu den regenerativen Systemen der Energierückgewinnung. Sie werden in der Raumlufttechnik eingesetzt (Wohngebäude, Büros, Produktionsstätten, Kreuzfahrtschiffe), aber auch in der Prozesslufttechnik, also überall dort, wo Wärmeenergie zurück gewonnen werden kann und sollte, zum Beispiel in Müllverbrennungsanlagen, der Nahrungsmittel-, Pharma-, Papier- oder Keramikindustrie. Die Möglichkeiten sind praktisch unbegrenzt.
Je nach Bauart und Beschichtung der Speichermasse lassen sich Rotationswärmetauscher jedoch auch in der Trocknung und Befeuchtung von Räumen einsetzen, auch für die Übertragung von fühlbarer und latenter Wärme.
Einbau eines Groß-Rotors in eine Be- und Entlüftungsanlage. Der Rotor wird die Wärmeenergie der ausströmenden Luft auf die einströmende Luft übertragen. Möglich sind Energieeinsparungen von bis zu 85 Prozent.
Spülkammer verhindert Vermengung der Luftströme
Wenn eine Vermengung von Abluft und Zuluft im Rotor vermieden werden soll, kommt eine Spülkammer zum Einsatz. In dieser zusätzlichen Kammer wird ein Teil des Außenluftstroms auf die Abluftseite umgeleitet, um so einen Spüleffekt zu erzielen. Ebenso wird die Mit-Rotation von Abluftanteilen verhindert.
Die Wirkungsweise der Spülkammer ist nur dann garantiert, wenn die richtigen Druckpotentiale vorhanden sind und die Ventilation korrekt konfiguriert ist. Die meisten Rotoren sind ohne Spülkammer im Einsatz, da die geringe Beimischung der Abluft in die Zuluft zulässig ist.
Detaillierte Infos zur Spülkammer:
