Dieses Tutorial demonstriert den Anschluss eines HLK-Systems zur Lüftung eines Holzlagers mit und ohne Wärme- bzw. Kälterückgewinnung. Der Referenzfall und zwei Varianten werden simuliert und hinsichtlich des Energieverbrauchs und der Betriebskosten miteinander verglichen. Das System dient dazu, Temperatur und relative Luftfeuchtigkeit im für die Holzlagerung geeigneten Bereich zu halten.
Die Außenluft wird durch mehrere Komponenten konditioniert: Der Entfeuchter kühlt die Luft unter den Taupunkt, wodurch Wasserdampf kondensiert und die absolute Feuchte sinkt. Das Kühlregister steht als zusätzliche Kältereserve zur Verfügung. Das elektrische Heizregister erwärmt die entfeuchtete Luft auf die gewünschte Temperatur, wobei die relative Luftfeuchte sinkt, während die absolute Feuchte konstant bleibt. Der Befeuchter fügt der Luft Feuchtigkeit hinzu, bis die Zielluftfeuchtigkeit erreicht ist. Ein Ventilator fördert die konditionierte Luft ins Lager.
Referenzfall ohne Wärmerückgewinnung
Die Außenluft wird ohne Wärmerückgewinnung direkt dem Konditionierungsprozess zugeführt. Nach Durchlaufen von Entfeuchter, Kühlregister, Heizregister und Befeuchter gelangt die konditionierte Luft über den Ventilator ins Holzlager. Die Abluft aus dem Lager wird ohne Wärmerückgewinnung direkt nach außen abgeführt. Die gesamte zur Lufterwärmung benötigte Wärme muss vom elektrischen Heizregister bereitgestellt werden.
Variante 1 mit Wärmerückgewinnung und Steuerung
Die Außenluft durchströmt zunächst die Wärmerückgewinnung (WRG) auf der Zuluftseite, wo sie durch die warme Abluft aus dem Lager vorgewärmt wird. Diese Wärmeübertragung erfolgt ohne zusätzlichen Energieaufwand über einen Wärmetauscher, bei dem die beiden Luftströme voneinander getrennt bleiben. Die vorgewärmte Luft durchläuft anschließend denselben Konditionierungsprozess wie im Referenzfall. Die Abluft aus dem Lager durchströmt die WRG auf der Abluftseite, gibt ihre Wärme an die Zuluft ab und wird dann nach außen abgeführt. Eine Steuerung passt die Solltemperaturen von Entfeuchter und Befeuchter dynamisch an die Luftbedarfstemperatur an und begrenzt die minimale Austrittstemperatur der WRG Abluft auf 11 °C unter der Luftbedarfstemperatur, um Kondensation zu vermeiden. Dadurch ist das System auch bei variablen Luftbedarfstemperaturen flexibel einsetzbar. Durch die Vorwärmung muss das Heizregister deutlich weniger Energie aufwenden.
Die Komponenten der Programmierbaren Steuerung bilden das Steuerungsschema:
Variante 2 mit Wärme- und Kälterückgewinnung
Diese Variante erweitert die Variante 1 um eine zusätzliche Kälterückgewinnung (KRG) für den Sommerbetrieb. Zwei parallel geschaltete Wärmeübertrager werden über eine Steuerung temperaturabhängig aktiviert: Im Winter arbeitet die Wärmerückgewinnung, im Sommer die Kälterückgewinnung. Die Steuerung vergleicht kontinuierlich die Außenlufttemperatur mit der Solltemperatur im Lager und passt die Temperaturgrenzwerte der Wärmeübertrager dynamisch an. Im Winterbetrieb wird die minimale Austrittstemperatur der WRG Abluft abhängig vom Verhältnis zwischen Außenluft- und Solltemperatur geregelt, um Kondensation zu vermeiden. Im Sommerbetrieb begrenzt die Steuerung die maximale Austrittstemperatur der KRG Zuluft entsprechend, um eine effiziente Vorkühlung zu erreichen. Ein Sicherheitsabstand gewährleistet stabilen Betrieb auch bei kritischen Temperaturbedingungen, in denen Außenluft- und Solltemperatur nahezu identisch sind. Durch die ganzjährige Nutzung von Wärme- bzw. Kälterückgewinnung erzielt diese Variante die höchste Energieeffizienz.
Die Komponenten der Programmierbaren Steuerung bilden das Steuerungsschema:
Variantenvergleich
Der Variantenvergleich zeigt die energetischen, ökologischen und ökonomischen Vorteile der Wärme- bzw. Kälterückgewinnung.
