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Passgenaue Lösungen aus vorkonfigurierten Geräten Vorteile standardisierter Geräte erkennen und nutzen

Modulare, detailliert geplante Zentrallüftungsgeräte haben in Deutschland einen deutlich größeren Marktanteil als ihre vorkonfigurierten Pendants. Doch immer mehr Planer und Investoren erkennen die Vorteile, die Kompaktgeräte bieten, wie die werksseitige Optimierung der integrierten Gerätekomponenten. Trotz ihrer Standardisierung eignen sich die vorkonfigurierten Geräte für eine Vielzahl typischer Anwendungen.

Platzsparende Anordnung in Kompaktgeräten. In dem dargestellten Gerät sind die Motoren bzw. Ventilatoren so platziert, dass sich eine – gemessen an der kleinen Geräteabmessung – lange Anströmstrecke ergibt. Zudem sind die Luftführungsquerschnitte auf Zu- und Abluftseite asymmetrisch: Der Querschnitt im Bereich des Filters ist eng genug gewählt, um Blindbleche weitgehend zu vermeiden und den Filterquerschnitt vollflächig zu nutzen. Der gewonnene Raum kommt dem Lüftermodul zugute und verbessert dort die Strömungsverhältnisse.

 

Der Markt für Zentrallüftungsgeräte ist in Deutschland von modularen Systemen geprägt und nur etwa 10% des Umsatzes entfällt heute auf vorkonfigurierte Kompaktgeräte. Angesichts der Tatsache, dass diese Geräte in der Regel den unteren bis mittleren Bereich der Luftleistung abdecken und somit in der unteren Preisklasse angesiedelt sind, ist dies schon ein beachtlicher Wert. Doch andere Nationen zeigen, dass der Anteil noch höher sein könnte. In Norwegen und Dänemark beispielsweise beträgt der Marktanteil der Kompaktgeräte über 20%, in Schweden sogar etwa 40%. Der Grund ist in den niedrigen Durchschnittstemperaturen und der damit verbundenen Akzeptanz für die Energierückgewinnung zu finden: In Nord-Europa werden Lüftungsgeräte schon seit Langem mit einer Wärmerückgewinnung ausgestattet – die dort bei den meisten Kompaktgeräten bereits ab Werk integriert ist.

Auch in Österreich ist der Anteil der vorkonfigurierten Geräte mit etwa einem Fünftel schon deutlich größer als hierzulande. Doch Deutschland holt auf; es ist zu erwarten, dass bereits 2015 die 20-%-Marke erreicht wird. Denn immer mehr Planer, Investoren und Betreiber schenken den Life-Cycle-Costs (den Lebenszykluskosten) Beachtung. Bei der umfassenden wirtschaftlichen Betrachtung fließen Inves­titions-, Wartungs- und Instandhaltungskosten ebenso ein wie die Betriebsaufwendungen (zum Beispiel für die laufenden Raum- und Energiekosten). Schlussendlich zählt, wie viel Luft- bzw. Wärmeleis­tung für den Gegenwert zu bekommen ist. Und bei dieser Betrachtung schneiden vorkonfigurierte Geräte oft besser ab als individuell ausgelegte.

Viele Einsatzfälle mit ähnlichen Anforderungen
Vor allem, wenn eine „normale“ Teilklimatisierung gefragt ist, kommen vorkonfigurierte Kompaktgeräte infrage. Beispiele für typische Objekte sind Büroeinheiten, Schulen, Läden oder Werkstätten sowie Kantinen oder Gaststätten und kleinere Hotels. Bei diesen Gebäuden sind in erster Linie ein gesicherter und bedarfsgerechter Luftwechsel sowie das Heizen und ggf. Kühlen (Komfortklimatisierung) gefordert. Wenn die zu belüftenden Bereiche jeweils nur wenige Tausend Kubikmeter pro Stunde Luft benötigen, sind die Standardgeräte oft eine gute Wahl. Auch wenn eine Segmentierung des Gebäudes in verschiedene Lüftungszonen anzustreben ist, etwa die Trennung von Büroraum und Kantine, ergibt sich oft ein entsprechend kleiner Luftbedarf, sodass sich kompakte Geräte zur Bedarfsdeckung eignen. Für diese Geräte sprechen diverse Argumente (siehe Kasten „Merkmale vorkonfigurierter Zentrallüftungsgeräte“).
Je nach Objekt können Planer somit auf eine Lösung zurückgreifen, die einen geringen Auslegungsaufwand erfordert. Trotz der Standardisierung bestehen diverse Möglichkeiten, auf die jeweilige Nutzung Rücksicht zu nehmen, etwa durch die Wahl der Gerätegröße (Luftleistung) und der Art der Energierückgewinnung (ERG). Oft sind die Geräte mit Rotationswärmeübertragern mit bis zu 90% Rückgewinnungsgrad erhältlich, auf Wunsch auch mit einer Feuchterückgewinnung. Alternativ kommen zum Beispiel Plattenwärme­übertrager zum Einsatz, die eine Trennung von Zu- und Abluftstrom erlauben – wichtig bei belasteter Abluft – und die sich mit verschiedenen Plattenabständen ordern lassen. So kann das Optimum aus Energierückgewinnung und Luftwiderstand gewählt werden.

Drehzahlgeregelte Ventilatoren oder wirkungsvolle Energierückgewinnungssysteme wie der hier gezeigte Rotationswärmetauscher ermöglichen niedrige Life-Cycle-Costs.

Die Übergabe thermischer Energie von der Heizzentrale oder einem Kaltwassererzeuger bzw. Direktverdampfer kann mit integrierten Wärmeübertragern erfolgen oder über Register, die sich in passgenauen Kanalkomponenten befinden. Letztere sind für Anwendungen mit geringem Heizbedarf auch mit einer elektrischen Heizung erhältlich.

Einfache aber effektive Regelungstechnik
In der Regel ist die Regelungstechnik ab Werk so konfiguriert, dass sich ihre Zeitschaltuhr- und Energiesparfunktionen mit wenigen Handgriffen einstellen lassen. Ener­giefressende Betriebsmodi lassen sich daher leicht vermeiden. Als Regelstrategien bietet sich das Einhalten eines konstanten Volumenstroms an, außerdem die Regelung anhand des Kanaldrucks (im Zu- oder Abluftkanal) oder aber in Abhängigkeit von der Luftqualität. Die Qualität der Raumluft wird dabei mit einem CO2- oder Mischgassensor erfasst. Zudem lassen sich Betriebsmodi wie das passive Kühlen – die Nachtauskühlung – umsetzen. Ergänzend gestatten die meisten Regelungen das Einbinden einiger externer Geräte und lassen sich umgekehrt meist in eine übergeordnete Leittechnik integrieren.
Auch hinsichtlich der Kombination mit anderen HLK-Komponenten bestehen keine besonderen Einschränkungen bei den vorkonfigurierten Lüftungsgeräten. So lassen sich die Kompaktgeräte unter anderem mit etlichen marktgängigen Kaltwassererzeugern oder Direktverdampfern kombinieren und können die erforderliche Heizleistung beispielsweise über eine Zentralheizung oder von einer Wärmepumpe beziehen. Mithilfe des Kanalzubehörs sowie der Regelungsmodule lassen sich die verschiedenen Subsysteme zu einer Einheit zusammenfassen.

Wirkungsgrad im Teillastbetrieb
Trotz der einfachen Auslegung und Zusammenstellung können solche Kombinationen mit einem hohen Wirkungsgrad überzeugen. Denn ein mit drehzahlvariablen Ventilatoren ausgestattetes Zentrallüftungsgerät lässt sich u.a. mit einer Verdichter-Verflüssiger-Einheit kombinieren, die sich mit einem regelbaren Scrollverdichter ebenfalls gut an verschiedene Lastzustände anpassen kann. Abhängig von den Werten, die Temperaturfühler und Luftqualitätssensoren liefern, lassen sich mit einer einzigen regelungstechnischen Lösung oft sowohl die Luft- als auch die Wärmemenge (oder Kühlenergie) bedarfsgerecht bereitstellen. Die Gerätekombinationen können im Teillastbetrieb, aufgrund der geringen Luftgeschwindigkeiten im Gerät sowie des günstigen Betriebspunkts der Verdichter-Verdampfer-Einheit, einen hohen Wirkungsgrad erreichen. Die erzielte Energieeffizienz solcher Standardkonfigurationen lässt sich mithilfe modularer Zentrallüftungsgeräte zum Teil nur mit deutlich höheren Planungs- und Investitionskos­ten – und bei einem größeren Platzbedarf – übertreffen.

Einsatzgrenzen vorkonfigurierter Systeme
Die Standardisierung stößt u.a. an ihre Grenzen, wenn hohe Luftleistungen und/oder eine besondere Luftkonditionierung erwünscht sind. Bei Luftleistungen von mehren Zigtausend Kubikmetern pro Stunde fällt der Aufwand für die Geräteplanung und -auslegung im Verhältnis zum Preis des Gerätes und den Betriebskosten über die Lebensdauer nicht sonderlich ins Gewicht, sodass sich hier individuelle Lösungen eher lohnen. Dazu kommt, dass eine Standardisierung selten gefragter Modelle sich herstellerseitig nicht lohnt. Aus diesem Grund werden vorkonfigurierte Geräte für besonders hohe Luftleistungen typischerweise nicht angeboten. Auch die Vollklimatisierung inklusive Luftbefeuchtung ist eine Domäne der modular aufgebauten Geräte. Ein weiteres Beispiel sind Lüftungszentralen, die besonderen Hygieneanforderungen genügen müssen und bei denen eine Kaskade von Filtern erwünscht ist.
Die vorgenannten Einsatzfälle sind jedoch zahlenmäßig seltener anzutreffen, sodass sich meistens ein prüfender Blick auf vorkonfigurierte Lösungen lohnt. Passt die „Lüftungstechnik ab Werk“ zum Einsatzfall, lässt sich Zeit und auch Geld sparen. Beides kann für andere Gewerke oder z. B. für die effiziente Auslegung des Lüftungsnetzes oder die Wärmepumpe aufgewendet werden, damit die Gesamtenergieeffizienz des Gebäudes weiter steigt.

AUTOR: Franz-Josef Hoffmann, Produktmanager GEA Air Treatment GmbH, Herne

Bilder: GEA Air Treatment GmbH, Herne

www.gea-airtreatment.com


 

Merkmale vorkonfigurierter Zentrallüftungsgeräte

  • Meist einfache und schnelle Auswahl und Auslegung.
  • Kompakte Abmessungen – spart bei der Innenaufstellung umbauten Raum bzw. steigert den Anteil der nutz- bzw. vermietbaren Fläche.
  • Wärmegedämmte Gehäuse für die Innen- oder Außenaufstellung.
  • Zu- und Abluftführung in einem Gehäuse erleichtert die Strömungsoptimierung.
  • Aufeinander abgestimmte interne Komponenten.
  • Wahlweise eingebaute oder externe Wärmeübertrager, Elektroheizregister oder Direktverdampfereinheit.
  • Energieeffiziente Ventilatoren (zum Beispiel frei laufende Räder mit EC- oder IE2-Motor).
  • Hoher Teillastwirkungsgrad durch Drehzahlregelung, z.B. mittels Frequenzumformern.
  • Anschlussfertige Lösung, steckerfertige Verkabelung.
  • Optional Trennung in Sektionen für die Innenaufstellung.
  • Vorkonfigurierte Regelungen
  • Meist kurze Lieferzeit, da Hersteller die standardisierten Komponenten oft vorhalten.

 


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