Lernfeld 13 · Prüfung Teil 2

Wärmerückgewinnung

Wärmerückgewinnung in Lüftungsanlagen: Rückwärmzahl, Plattenwärmeübertrager, Wärmerad, Frostschutz, Enthalpie und Luftfeuchte erklärt.

20 Aufgaben dazu übenKostenlos, ohne Anmeldung, mit Lösungsweg

Darum geht es

Bei der Wärmerückgewinnung gibt die warme Abluft ihre Wärme an die kalte Außenluft ab, bevor sie als Fortluft das Haus verlässt. Wie gut das gelingt, zeigt die Rückwärmzahl. Sie setzt die Erwärmung der Zuluft ins Verhältnis zum größtmöglichen Temperaturunterschied zwischen Abluft und Außenluft. Eine Rückwärmzahl von 0,8 heißt also, die Zuluft wird um 80 % dieses Unterschieds wärmer.

In Wohnungslüftungsgeräten erreichen Gegenstrom-Plattenwärmeübertrager die höchsten Werte. Die Luftströme bleiben dabei getrennt. Ein Rotationswärmeübertrager (Wärmerad) dreht sich durch beide Luftströme und kann neben Wärme auch Feuchte übertragen. Kreislaufverbundsysteme arbeiten mit einem Wasser-Glykol-Kreis und trennen die Luftströme vollständig, erreichen aber geringere Werte.

Kühlt die Abluft im Wärmeübertrager unter ihren Taupunkt, fällt Kondensat aus, das abgeleitet werden muss. Bei starkem Frost kann es gefrieren; eine Frostschutzschaltung oder ein Vorheizregister verhindert das. Im h,x-Diagramm siehst du, dass beim Abkühlen bei gleichem Wassergehalt die relative Feuchte steigt, bis an der Sättigungslinie Wasser ausfällt. Die Enthalpie fasst die fühlbare und die latente Wärme der feuchten Luft zusammen. Ist die Raumluft im Winter zu trocken, hilft ein kleinerer Volumenstrom oder ein Enthalpieübertrager.

Das solltest du dir merken

Rückwärmzahl ist Erwärmung der Zuluft geteilt durch Abluft minus Außenluft.
Gegenstrom-Plattenwärmeübertrager erreichen in Wohnungsgeräten die höchsten Rückwärmzahlen.
Ein Wärmerad überträgt auch Feuchte, ein Plattenübertrager in der Regel nicht.
Kondensat und Frost gehören zur Wärmerückgewinnung; Ablauf und Frostschutz sind Pflicht.

Formeln

Rückwärmzahl: $Φ = \frac{ϑ _{ZU} - ϑ _{AU}}{ϑ _{AB} - ϑ _{AU}}$; $Φ$ Rückwärmzahl ohne Einheit, $ϑ_{ZU}$ Zuluft, $ϑ_{AU}$ Außenluft, $ϑ_{AB}$ Abluft, je in °C
Wärmeleistung der Luft: $Q ˙ = V ˙ \cdot ρ \cdot c \cdot Δ ϑ$; $Q ˙$ in W, $V ˙$ in m³/h, $ρ \cdot c \approx 0, 34 Wh/(m^{3} \cdotK)$ für Luft, $Δ ϑ$ in K

Typische Fehler in der Prüfung

Im Nenner der Rückwärmzahl Zuluft minus Außenluft statt Abluft minus Außenluft gerechnet.
Bei negativen Außentemperaturen das Vorzeichen falsch behandelt.
Für Luft mit der Wärmekapazität von Wasser gerechnet.
Angenommen, dass ein Plattenwärmeübertrager die Raumluft befeuchtet.

Probier eine Aufgabe aus

Eigene Zahlen bei jedem Klick, nach deiner Antwort der komplette Lösungsweg.

Probier es aus

Zufallszahlen

Bei der Abnahme eines Lüftungsgeräts messen Sie Außenluft $- 5 ° C$ , Abluft $20 ° C$ und Zuluft $11, 5 ° C$ . Berechnen Sie die Rückwärmzahl in Prozent. Runden Sie auf eine Nachkommastelle.

Tipps aus der Werkstatt

Rückwärmzahl Φ = (ϑ_ZUL − ϑ_AUL) / (ϑ_ABL − ϑ_AUL). Umgekehrt ϑ_ZUL = ϑ_AUL + Φ · (ϑ_ABL − ϑ_AUL). Bei negativen Außentemperaturen die Klammer sauber setzen: 22 − (−5) = 27 K. Φ kann nie über 100 % liegen.
Zurückgewonnene Wärme: Q̇ = V̇ · ρ · c · Δϑ mit ρ = 1,2 kg/m³ und c = 1005 J/(kg·K), V̇ in m³/s. Kurzform: Q̇ ≈ 0,34 W·h/(m³·K) · V̇[m³/h] · Δϑ. 250 m³/h und 20 K ergeben rund 1700 W, bei etwa 40 W Ventilatorstrom.
Bauarten: Gegenstrom-Platte bis etwa 90 %, Kreuzstrom 50 bis 70 %, Rotor überträgt auch Feuchte (Enthalpie), Kreislaufverbund trennt Zu- und Abluft strikt. Frostschutz nötig, weil Kondensat auf der Abluftseite gefriert; Lösung Vorheizregister, Erdwärmeübertrager oder Bypass.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

20 Aufgaben zu „Wärmerückgewinnung“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

Jetzt üben

Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Anlagenmechaniker/-in SHK (2016), Lernfeld 13; DIN 1946-6; DIN EN 308 Wärmeübertrager. Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.