Wärmerückgewinnung in RLT-Anlagen

Wärmerückgewinnung (WRG) ist in modernen Raumlufttechnischen Anlagen (RLT) längst mehr als ein optionales Plus: Kreuzgegenstrom-Wärmetauscher, Rotationswärmetauscher und Co. verbessern maßgeblich die Gesamtenergiebilanz in Neubau sowie Bestand und helfen, Betriebskosten nachhaltig zu senken. Dadurch wurde die Wärmerückgewinnung in RLT-Anlagen nicht nur zum Regelfall, sondern in vielen Fällen zur Pflicht. Doch wie genau wirken sich Wärmetauscher in Lüftungsgeräten auf Effizienz, Kosten und Nachhaltigkeit aus? Welche Technologien bieten Hersteller an? Und welche Faktoren sind bei Planung, Auswahl und Wartung am wichtigsten?

Eine Wärmerückgewinnungseinheit nutzt die Abwärme der Abluft, um die Zuluft ohne zusätzlichen Energieaufwand vorzuwärmen. Dadurch können Betreiber im Jahresverlauf ca. 30 bis 40 % der Gesamtenergie im Vergleich zu einer Anlage ohne WRG einsparen. Diese Einsparung wirkt sich direkt auf die Betriebskosten aus und leistet einen wichtigen Beitrag zur Reduzierung des CO₂-Fußabdrucks eines Gebäudes.

Über die gesamte Lebensdauer einer RLT-Anlage betrachtet sind die Energieeinsparungen beachtlich. Zwar ist die Herstellung einer WRG-Einheit meist energetisch aufwendiger und die Investitionskosten liegen in der Regel 10 bis 20 % höher als bei Anlagen ohne WRG. Im Betrieb amortisieren sich diese Mehrkosten jedoch oft bereits nach vier bis sieben Jahren – abhängig von Energiepreisentwicklung, Auslegung und Betriebsführung. Bei guter Planung und bedarfsgerechter Steuerung lassen sich somit über die Lebensdauer von 20 bis 25 Jahren erhebliche Energiemengen und -kosten einsparen.

Gesetzliche Anforderungen und Normen

Wärmerückgewinnung ist nicht nur wirtschaftlich, sondern mittlerweile auch gesetzlich und normativ fest verankert. Das Gebäudeenergiegesetz (GEG), die EU-Gebäuderichtlinie (EPBD), die DIN EN 16798 und die ErP-Verordnungen definieren klare Anforderungen an die energetische Effizienz von RLT-Anlagen – und Wärmerückgewinnung spielt hier eine Schlüsselrolle. Auch für Nachhaltigkeitszertifizierungen wie DGNB oder LEED ist der Einsatz von Wärmeübertragern oftmals Voraussetzung, insbesondere in öffentlichen oder gewerblich genutzten Gebäuden wie Büros, Schulen oder Krankenhäusern.

Planer und Betreiber sollten diese Vorgaben frühzeitig in der Planung berücksichtigen. Das ermöglicht nicht nur Fördermöglichkeiten, sondern stellt auch die langfristige Zukunftsfähigkeit eines Projekts sicher.

Technologien der Wärmerückgewinnung

Die Auswahl des passenden WRG-Systems hängt stark von den jeweiligen Anforderungen ab. Grundsätzlich stehen mehrere gängige Technologien zur Verfügung:

• Kreuzgegenstrom-Wärmetauscher: Diese Art von Wärmetauschern ist die wohl am weitesten verbreitete. Grund dafür ist, dass sie meist die höchsten Wärmerückgewinnungsgrade bieten – und das bei sehr geringer Leckage. Allerdings benötigen sie je nach Anlagengröße relativ viel Platz in dem Gerät selber. Zudem findet bei dieser WRG-Variante keine Feuchterückgewinnung statt, es sei denn der Wärmetauscher hat eine enthalpische Beschichtung.
• Rotationswärmetauscher (Wärmerad): Diese kompakte Variante erreicht ebenfalls hohe Rückgewinnungsraten und kann zusätzlich Feuchte übertragen – ein Vorteil in Büros oder Wohngebäuden mit trockener Raumluft im Winter. Aufgrund der potenziellen Übertragung von Partikeln oder Aerosolen standen die sogenannten Wärmeräder während der Corona-Pandemie in der Kritik. Moderne Geräte setzen jedoch Labyrinthdichtungen und Spülkammern ein, um Leckagen weitgehend zu vermeiden.
• Enthalpie-Wärmetauscher: Auch Enthalpie-Wärmetauscher ermöglichen eine Feuchteübertragung während der WRG. Hierfür wird neben Wärme auch Feuchte im Gegenstrom-Prinzip übertragen. Die Übertragung erfolgt mit Hilfe von Osmose durch eine Polymermembran mit Porenstruktur. Gleichzeitig sorgt die Membran für eine sichere Trennung der Luftströme, so dass schlechte Luft oder Verschmutzungen nicht wieder zurück in den Raum gelangen können
• Kreislaufverbundsysteme (KVS): Diese speziellen Systeme arbeiten mit einem Wärmeträgerfluid, wodurch eine hundertprozentige Trennung zwischen Zu- und Abluft ermöglicht wird. Sie kommen fast ausschließlich bei besonders hohen Hygieneanforderungen zum Einsatz, etwa in Krankenhäusern oder der Lebensmittelindustrie.

Auch die Entscheidung zwischen zentralen und dezentralen Lüftungsgeräten spielt für Auswahl an WRG-Systemen eine Rolle. Während bei zentralen Anlagen sowohl Kreuzgegenstrom- und Rotationswärmetauscher üblich sind, setzen einige Hersteller bei dezentralen Anlagen ausschließlich auf Kreuzgegenstrom-Wärmetauscher. Diese bieten ein gutes Verhältnis aus Schallentwicklung, Luftstrom und Effizienz – und sind somit besonders vorteilhaft für die Nachrüstung in dicht besetzten Lern- und Arbeitsstätten wie Schulen oder Großraumbüros. Dennoch gibt es auch dezentrale Geräte mit Rotationswärmetauschern – abhängig von den baulichen und konstruktiven Gegebenheiten des jeweiligen Modells.

Feuchterückgewinnung und ergänzende Heiz- oder Kühlsysteme

Neben der Wärmerückgewinnung spielt die Feuchterückgewinnung in bestimmten Gebäuden eine zentrale Rolle. Gerade in Räumen (z. B. in Büros) mit geringer Belegung kann trockene Raumluft schnell zu gereizten Augen und Schleimhäuten führen und so Wohlbefinden und Produktivität merklich einschränken. Hier bieten Rotationswärmetauscher einen klaren Vorteil, da sie Feuchte effizient zurückgewinnen. In stark frequentierten Räumen wie Klassenzimmern hingegen ist eine Feuchterückgewinnung meist nicht notwendig, da eine angenehme Raumluftfeuchte durch die hohe Anzahl anwesender Personen und deren Aktivitäten automatisch gegeben ist.

Wichtig: WRG ist lediglich eine passive Technologie zur Temperaturübertragung. Für Spitzenlasten, etwa an sehr kalten Wintertagen oder immer heißeren Sommertagen, können zusätzliche Heiz- oder Kühleinheiten notwendig werden. Diese Geräte werden nachgeschaltet und gleichen Restbedarfe aus, um jederzeit für thermischen Komfort zu sorgen.

Sonderfälle: Wann ist Wärmerückgewinnung kontraproduktiv?

Trotz der vielen Vorteile ist Wärmerückgewinnung nicht in allen Fällen hilfreich oder sinnvoll. Besonders in Industrien mit sehr hohen Prozessabwärmen – wie der Stahlindustrie oder Produktionsstätten mit starker Maschinenabwärme – kann WRG sogar kontraproduktiv sein. Hier möchte man die überschüssige Wärme gezielt abführen anstatt sie zurückzugewinnen, um Überhitzung zu vermeiden. In solchen Fällen ist eine reine Zu- und Abluft anlage oft die bessere Wahl, um gezielt überschüssige Wärme abzuleiten und die Raumtemperatur niedrig zu halten. Planer sollten deshalb in der frühen Projektphase in diesen speziellen Einzelfällen genau prüfen, ob Wärmerückgewinnung tatsächlich sinnvoll ist oder ob sie die thermischen Bedingungen im Gebäude eher verschlechtert.

Wartung, Instandhaltung und ein Ausblick

Ein weiterer Erfolgsfaktor für effiziente WRG-Anlagen ist die regelmäßige Wartung. Verschmutzte Wärmetauscher oder defekte Dichtungen führen zu höheren Druckverlusten und damit zu sinkender Effizienz. Deshalb sollten WRG-Systeme mindestens einmal jährlich – abhängig von den Einsatzbedingungen gegebenenfalls häufiger – von Fachpersonal gewartet werden. So wird man nicht nur hygienischen Anforderungen (z. B. VDI 6022) gerecht, sondern unterstützt einen reibungslosen und energieeffizienten Betrieb. Zukunft sweisend sind zudem neue Regelungsstrategien: Intelligente Steuerungen, die etwa Wetterdaten einbeziehen, können Anlagen mit WRG noch effizienter machen. Beispielsweise lassen sich nächtliche Abkühlphasen im Sommer gezielt nutzen. Künstliche Intelligenz (KI) wird hier künft ig eine wichtige Rolle spielen. Es ist absehbar, dass sich die rasanten technologischen Entwicklungen in den nächsten Jahren auch im Kälte- und Klimabereich durchsetzen und für beeindruckende Fortschritte in Sachen Effizienz sorgen.

Fazit

Wärmerückgewinnung ist heute ein unverzichtbares Element moderner Raumluft technischer Anlagen. Sie reduziert nicht nur die Betriebskosten, sondern verbessert auch die Umweltbilanz deutlich. Gleichzeitig erfüllen Anlagen mit WRG die gesetzlichen Vorgaben und schaffen die Basis für Fördermöglichkeiten und Zertifizierungen. Doch nicht jede WRG-Technologie passt zu jedem Projekt. Eine sorgfältige Planung und Abstimmung mit Planern, Betreibern und Herstellern ist entscheidend, um das ideale System zu finden – sei es Kreuzgegenstrom-, Rotationswärmetauscher oder ein KVS-System. Regelmäßige Wartung sowie etwaige ergänzende Systeme runden ein nachhaltiges und effizientes Gesamtkonzept ab. So lassen sich Energieeinsparungen optimal nutzen – während Nutzer eine angenehme Raumluft genießen können.

Autor: Simon Morherr, Leiter Produktmanagement Lüftungsgeräte bei Airflow Lufttechnik

www.airflow.de

Nachgefragt

IKZ: Sie erwähnen im Artikel, dass intelligente Steuerungen und künftig auch Künstliche Intelligenz (KI) eine wichtige Rolle bei der Optimierung von RLT-Anlagen spielen werden. Welche konkreten Entwicklungen oder Anwendungen sehen Sie aktuell im Bereich der automatisierten Regelung von WRG-Systemen, und wo liegen die größten Potenziale für Effizienzsteigerungen in den nächsten fünf Jahren?

Simon Morherr: KI gestützte Regelung wird in modernen Lüftungsanlagen die Luftstrommengen in Echtzeit entsprechend der Raumnutzung und Aufenthaltsorte der Personen steuern und durch KI basierte Auswertung von Raumdaten und Verhaltensmustern anpassen. Bedarfsgerechte Regelung durch Sensorik stellt weiterhin ein großes Potenzial für Effizienzsteigerungen von Anlagen dar, auch in Abstimmung mit IT-gestützten Gebäudeautomationssystemen. Die kommenden Jahre werden von einer starken Kombination aus Automatisierung, smarter Sensorik und intelligenter Gebäude- und Systemvernetzung geprägt sein.

IKZ: Die Wahl der passenden WRG-Technologie hängt stark von Gebäudeart und Nutzung ab. Welche typischen Planungsfehler oder Fehleinschätzungen begegnen Ihnen in der Praxis bei der Auswahl von Wärmerückgewinnungssystemen, und wie lassen sich diese vermeiden?

Simon Morherr:Typische Planungsfehler und Fehleinschätzungen betreffen meist die Bedarfsanalyse (Wärme- und Feuchterückgewinnung), Dimensionierung (über- oder unterdimensioniert), Hygieneaspekte und Wartungskonzepte. Diese Punkte sollten im Vorfeld genauestens mit Bauherrn etc. abgeklärt werden, um Fehler im Vorfeld zu vermeiden und das Potenzial von WRG-Systemen auszuschöpfen.

IKZ: Sie betonen die Bedeutung regelmäßiger Wartung und den Einsatz von Spülkammern und Dichtungen zur Leckagevermeidung. Wie hat sich das Bewusstsein für Hygieneanforderungen (z. B. VDI 6022) bei Betreibern in den letzten Jahren verändert – und welche technologischen Innovationen helfen, die Wartung effizienter oder sicherer zu gestalten?

Simon Morherr: Das Bewusstsein hat bei Betreibern in den letzten Jahren zugenommen. Erhöhte gesetzliche Vorgaben und ein wachsender Fokus auf Gesundheitsschutz führen dazu, dass regelmäßige Hygieneprüfungen und Wartungen als essenziell gelten und systematisch umgesetzt werden müssen. Hygieneoptimiertes Design von Anlagen wird angestrebt, so dass die Komponenten leicht zu inspizieren und zu reinigen sind. Auch die Möglichkeiten der Fernwartungen über digitale Kanäle senkt Stillstandzeiten und reduziert Bedienungsfehler.

IKZ: Der Artikel zeigt, dass sich WRG-Anlagen meist nach wenigen Jahren amortisieren können. Wie stark beeinflussen staatliche Förderprogramme, CO₂-Bepreisung und steigende Energiepreise derzeit die Investitionsbereitschaft in Anlagen mit Wärmerückgewinnung? Sehen Sie noch Hürden bei der wirtschaftlichen Umsetzung in Bestandsgebäuden?

Simon Morherr: Insgesamt steigern gesetzliche Vorgaben, staatliche Anreize und die Entwicklung der Energiepreise die Akzeptanz und Investitionsbereitschaft im Bereich Wärmerückgewinnung, insbesondere bei Sanierungen im Bestand. Herausforderungen bestehen aber weiterhin bei komplexen Umbauten und Altbauten mit begrenzten Einbaumöglichkeiten.

IKZ: Abschließend ein Blick in die Zukunft: Wie könnte sich die Rolle der Wärmerückgewinnung im Kontext von Klimaneutralität und der weiteren Verschärfung gesetzlicher Vorgaben entwickeln? Wird WRG künftig eher als Pflichtbaustein oder als integrativer Bestandteil ganzheitlicher Gebäudestrategien gesehen werden?

Simon Morherr: Die Rolle der Wärmerückgewinnung wird zur verpflichtenden Grundausstattung und zum Kernbestandteil ambitionierter, klimaneutraler Gebäudekonzepte gehören und keine optionale Technologie sein. Wärmerückgewinnung muss zum Standard werden, sodass die Systeme immer stärker integrativ und synergetisch mit anderen Bausteinen nachhaltiger Gebäudetechnik eingesetzt werden.