Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Validiertes Planungs- und Auslegungsverfahren für energieeffiziente Feuchterückgewinnungssysteme in zentralen und dezentralen raumlufttechnischen Anlagen

Im Raumlufttechnikmarkt sind bereits seit einigen Jahren verschiedene Verfahren zur Feuchterückgewinnung verfügbar. Dennoch werden diese Techniken im Nicht-Wohnbereich bis heute kaum eingesetzt. Dieser Zustand kann auf zwei wesentliche Gründe zurückgeführt werden. Zum einen werden die negativen Folgen einer zu geringen Luftfeuchte in Innenräumen unterschätzt. Dadurch werden Anlagen oft ohne eine Befeuchtung der Zuluft ausgeführt, was in vielen Fällen zu einer technischen aufwendigen und energetisch ungünstigen Nachrüstung von lokalen Befeuchtungseinheiten führt. Zum anderen gibt es keine anerkannten Planungs- und Auslegungswerkzeuge für energieeffiziente Feuchterückgewinnungssysteme, welche die zeitaufgelösten Außen- und Abluftzustände der Luft berücksichtigen.

Insbesondere der zweite Aspekt wird bei diesem Forschungsvorhaben adressiert. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Erstellung eines vereinfachten Planungswerkzeuges für die Auslegung von raumlufttechnischen Anlagen mit Feuchterückgewinnung. Die Datenbasis für die Erstellung des Planungstools sind dynamische Gebäude- und Anlagensimulationen. Mit deren Hilfe Einflüsse wie z.B. das Nutzerverhalten auf die Feuchterückgewinnung untersucht werden. Die Simulationen werden innerhalb des Forschungsvorhabens durch einen Prüfstand zur Vermessung verschiedener Feuchterückgewinnungstechniken unterstützt. Anhand der experimentellen Daten können die Modelle für die Feuchterückgewinnung in der dynamischen Simulation validiert und optimiert werden.

Durch das zu entwickelnde Planungstool werden in Zukunft KMU, beratende Ingenieure und der Anlagenbau in die Lage versetzt für jedes individuelle Bauvorhaben die Feuchterückgewinnung optimal auszulegen. Dies führt in den entsprechenden Gebäuden zu einer signifikanten Komfortverbesserung und Energieeinsparung.

Ergebniszusammenfassung:

Ziel des Forschungsvorhabens war die Entwicklung dynamischer Simulationsmodelle für zwei unterschiedliche Technologien der Feuchterückgewinnung (FRG). Im Rahmen des Projektes wurden zwei Modelle für die gängigen Technologien des Membran- und Rotationsenthalpieübetragers entwickelt.

Um die dynamischen Simulationsmodelle zu validieren, sollten experimentelle Untersuchungen der Feuchterückgewinnungssysteme durchgeführt werden. Es wurden zwei unterschiedliche Membran-Enthalpieübertrager sowie ein Rotationsenthalpieübertrager experimentell bei unterschiedlichen Randbedingungen sowie für Lastwechsel untersucht. Die gewonnenen Erkenntnisse wurden zur Kalibrierung unbekannter Modellparameter sowie letztlich zur Validierung der Modelle verwendet.

In dem Projekt sollten die FRG-Systeme bewertet, sowie deren Einfluss auf den Komfort und den Energiebedarf der RLT-Anlage untersucht werden. Weiterhin sollten erste Regelungsmethoden entwickelt werden. Mit Hilfe des entwickelten Modells des Membran-Enthalpieübertragers wurde eine Simulationsstudie durchgeführt, die die FRG-Systeme für zwei unterschiedliche Standorte energetisch gegenüber einer klassischen Wärmerückgewinnung bewertet. Eine Regelung über stetig regelnde Bypass-Klappen wurde entwickelt. Anschließend wurden beide Anlagenkonfigurationen in dynamischen Ganzjahressimulationen für die beiden Standorte energetisch verglichen. Dabei wurde sowohl ein zentrales wie auch ein dezentrales Lüftungskonzept betrachtet.

Für die bessere Planung und Auslegung von FRG-Systemen sollte ein Planungstool für RLT-Anlagen entwickelt werden, welches vereinfachte Modelle der FRG-Systeme enthält. Die dynamischen Modelle wurden in vereinfachte, analytische Modelle überführt und in ein Planungstool zur energetischen und wirtschaftlichen Bewertung von RLT-Anlagen integriert. Zum Projektende wurde das Planungstool auf der Website ahulife.eonerc.rwth-aachen.de veröffentlicht.