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Luft-Wärmetauscher: Aufbau, Funktion, Einsatz
Der Luft-Wärmetauscher überträgt thermische Energie eines Luftstroms auf Luft oder Wasser. Er kommt in Lüftungs- sowie in Heizungsanlagen zum Einsatz und sorgt in vielen Fällen für sinkende Energiekosten. Wir erklären, wie ein Wärmeübertrager für Luft aufgebaut ist, wie er funktioniert und welche Vorteile die Komponenten bieten.
Die Themen im Überblick:
Luft-Wärmetauscher für Lüftungsanlagen
Geht es um den Einsatz in der Lüftungstechnik, überträgt der Luft-Wärmetauscher thermische Energie von einem Luftstrom auf einen anderen. Er ermöglicht die Wärmerückgewinnung, bei der Restwärme der verbrauchten Abluft auf kalte Außenluft übergeht. Diese strömt dann wärmer in das Haus und entlastet die Heizung. Neben sinkenden Heizkosten sorgt der Wärmeübertrager für einen höheren Wohnkomfort. Denn auch kalte Zugluft bleibt mit ihm aus.
Unterschiedliche Arten der Wärmeübertrager für Luft
Abhängig von seinem Aufbau lassen sich heute unterschiedliche Arten der sogenannten Luft-Luft-Wärmetauscher unterscheiden. Neben rekuperativen Wärmeübertragern gibt es dabei auch regenerative und wärmepumpenbasierte Systeme. Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über die grundlegenden Funktionsweisen.
| ARTEN DER LUFT-LUFT-WÄRMETAUSCHER | FUNKTION UND EIGENSCHAFTEN |
|---|---|
| Rekuperative Wärmeübertrager | Luft-Wärmetauscher, bei dem zwei Luftströme in unterschiedlichen Kanälen direkt aneinander vorbeiströmen. Ohne Stoffaustausch geht dabei thermische Energie von einem Luftstrom (Abluft) auf einen anderen (Außenluft) über. Wie gut das funktioniert, hängt von der Strömungsrichtung der Luftmassen ab. |
| Regenerative Wärmeübertrager | Ein Speichermedium nimmt hier die Energie der warmen Luft auf und überträgt sie zeitversetzt an die kalte. Der Wärmeübertrager kann in zentralen und dezentralen Anlagen zum Einsatz kommen. Eine Besonderheit ist die Rückgewinnung von Feuchtigkeit, die für ein besseres Wohnklima sorgt. |
| Wärmeübertrager mit Wärmepumpe | Ein Luft-Wärmetauscher mit Wärmepumpe überträgt thermische Energie warmer Luftmassen auf einen Wärmepumpenprozess. Dieser hebt das Temperaturniveau der rückgewonnenen Wärme an und erhitzt damit kühlere Luftströme. Im Vergleich zu anderen Arten sind die Zulufttemperaturen hier höher. Außerdem können Ab- und Zuluftkanäle räumlich getrennt voneinander sein. |
Darüber hinaus gibt es weitere Bauformen, die in der Lüftungstechnik seltener zum Einsatz kommen. Ein Beispiel dafür ist das Wärmerohr, bei dem ein flüssiger Stoff durch Wärme in einem Rohr verdampft. Er steigt auf und kondensiert an einer anderen Stelle. Über diese gibt er die zuvor aufgenommene thermische Energie wieder ab.
Kennwerte für Komfort und Effizienz der Luft-Wärmetauscher
Um die Qualität der Wärmeübertrager beurteilen zu können, sind heute zwei Kenngrößen geläufig. Der Wärme- und der Feuchterückgewinnungsgrad. Der Wärmerückgewinnungsgrad beschreibt dabei, wie viel der thermischen Energie eines Stoffes der Luft-Wärmetauscher auf einen anderen übertragen kann. Die Angabe erfolgt in Prozent und ist gut, wenn der Wert möglichst groß ist.
Der Feuchterückgewinnungsgrad kommt allein bei regenerativen Wärmeübertragern zum Einsatz. Denn er gibt an, wie viel Feuchtigkeit die Geräte von einem Luftstrom auf einen anderen übertragen können. Auch hier erfolgt die Angabe in Prozent, wobei hohe Zahlenwerte für eine besonders gute Feuchterückgewinnung stehen.
Luft-Wärmtauscher für Heizungsanlagen
In der Heizungstechnik kommen Luft-Wärmetauscher in unterschiedlichen Bereichen zum Einsatz. Neben der Installation in Luft- Wärmepumpen sorgen sie auch für ausreichend hohe Temperaturen in einer Luft-Heizung.
Wärmeübertragung von Luft auf eine Wärmepumpe
Wärmepumpen nutzen kostenfreie Energie aus der Umwelt, um Räume oder Trinkwasser zu erwärmen. Geht es um eine Luft-Wasser-Wärmepumpe, gewinnen Luft-Wärmetauscher die thermische Energie aus der Umgebung. Sie bestehen aus einem Ventilator, der große Luftmassen über einen Wärmeüberträger bläst. Dieser wird von Kältemittel durchflossen. Das Medium nimmt die Wärme auf, verdampft und strömt anschließend zu einem Scrollverdichter. Der hebt Druck und Temperatur an, bevor das Kältemittel die transportierte Energie auf das Heizsystem überträgt. Während das passiert, kühlt es sich ab. Es wird wieder flüssig, nimmt seinen Ausgangszustand an und durchströmt den Luft-Wärmeübertrager erneut.
Luft-Wärmetauscher als Heizregister einer Luftheizung
Zum Einsatz kommen Luft-Wärmeübertrager auch in einer Luftheizung. Hier bestehen sie aus Ventilatoren, die Raumluft über ein Heizregister blasen. Dieses wird vom heißen Heizungswasser durchflossen, sodass sich die Luft erwärmt. Möglich sind hier zentrale und dezentrale Geräte. Während erstere die Zuluft einer zentralen Lüftungsanlage auf einheitliche Temperaturen bringen, lassen dezentrale Luft-Wärmetauscher eine individuelle Regelung zu.
Vorteile der Wärmeübertrager für Luft
Luft-Wärmetauscher ermöglichen die Übertragung thermischer Energie von einem Fluid auf ein anderes. Auf diese Weise lässt sich zum Beispiel die überschüssige Wärme verbrauchter Raumluft auf frische Außenluft übertragen. Diese strömt dann mit höheren Temperaturen in den Raum und entlastet die Heizung. Auch kalte Zugluft, typisch für das Stoßlüften im Winter, bleibt somit aus. Geht es um den Einsatz in Heizungsanlagen, können die Wärmeübertrager kostenfreie Energie aus der Umwelt gewinnen, um diese mit einer Wärmepumpe für die Heizung nutzbar zu machen. Sie ermöglichen somit einen sparsamen und energieeffizienten Heizbetrieb. In Luft-Heizungen sorgen die Wärmetauscher darüber hinaus für optimale Zulufttemperaturen und einen hohen Wohnkomfort.
Fazit von Alexander Rosenkranz
Luft-Wärmetauscher übertragen thermische Energie von einem strömenden Medium auf ein anderes. Während sie in Lüftungsanlagen die Wärme- und Feuchterückgewinnung organisieren, ermöglichen sie in der Heizungstechnik die Funktionsweise einer Luft-Wärmepumpe. In einer Luft-Heizung sorgen die Geräte außerdem für wohlig warme Zulufttemperaturen.
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