Die Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung AWN
2. Ideale Voraussetzungen für den Einsatz einer AWN
3. Einflussbereiche der AWN: CO2, Deckungsbeiträge GEG
3. Verfügbare Modelle der Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung AWN
4. Funktionsprinzip der verschiedenen Modelle
5. Beispiel Hydraulikschema einer Lüftungsanlage mit AWN
Das Konzept der Aereco AWN
Das Ziel ist klar: CO2-Emissionen minimieren!
Viele Wege führen zum Ziel. Aber wenige so effektiv wie die Installation eines AWN-Systems:
Das Konzept der Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung durch Abluftwärmenutzung AWN von Aereco ist aufgrund der Wärmerückgewinnung aus der Abluft ein förderfähiges und leistungsstarkes energetisches Upgrade des bewährten Abluftsystems. Die AWN erschließt die unvermeidbare Abwärme als günstige Energiequelle. Eine AWN ermöglicht eine wertvolle Wärmebereitstellung, die regelmäßig über eine reine Wärmerückgewinnung hinausgeht. Zentrale Abluftwärmepumpen ermöglichen gleichzeitig, die unvermeidbare Abwärme wieder an das Gebäude zurückzuführen und flexibel zu nutzen. Dadurch wird die Energieeffizienz des Gebäudes weiter optimiert. Abluftwärmenutzung bedeutet in diesem Fall eine wertvolle Kombination aus Wärmerückgewinnung und Wärmeerzeugung aus der Abluft – 365 Tage im Jahr.
Das sind die Vorteile der AWN-Modelle:
- Wärmerückgewinnung und Wärmeerzeugung durch Abluftwärmenutzung: 365 Tage Wärmebereitstellung
- Kostengünstige Wärmerückgewinnung (fast ohne Wartung!) im Mehrfamilienhaus
- BEG-Förderung*: Gilt als Erfüllungsoption der Erneuerbaren Energien Klasse.
- Je nach Heizungsart und Dämmstandard erzielt die AWN deutliche Endenergie- und Primärenergieeinsparungen mit Deckungsanteilen bis über 50 %
- Sowohl im Neubau (BEG WG) als auch in der Sanierung (BEG WG und BEG EM) förderfähig*.
- Brandschutz: Vereinfachter Brandschutz nach DIN 18017-3
- Höchste Energieeffizienz: Geringe Übertragungsverluste, da die Abluftwärme direkt auf das Kältemittel übertragen wird (Direktverdampfer). COP bis 8,23
- Geräuscharm
*Beachte: Die finanzielle KfW-Förderung zum Effizienzhaus im Rahmen der BEG-WG (Neubau und Sanierung) gilt nur für das EH40 mit Qualitätssiegel Nachhaltiges Gebäude.
Produktfilm über die Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung AWN
Ideale Voraussetzungen für den Einsatz einer AWN
AWN Compact / Connect gebäudezentral / Connect strangweise – Gebäudezentrale Abluftwärmepumpen:
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Mehrfamilienhaus: Für den Einsatz einer AWN bedarf es der Zusammenführung der Abluft aus mehreren Nutzungseinheiten, wie Hotelzimmer, Wohnheime oder Wohnungen in Mehrfamilienhäusern (MFH). Ab ca. 3 (AWN Connect strangweise) bzw. 8 (AWN Compact & Connect gebäudezentral) Wohneinheiten.
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Ab 3 Abluftelemente (AWN Connect strangweise): Ein ständig anliegender Mindestvolumenstrom (mind. 200 m3/h) ermöglicht einen kontinuierlichen Betrieb der Abluftwärmepumpe und dadurch hohe Effizienz und Deckungsbeiträge. AWN Compact / Connect gebäudezentral: Ab 8 Abluftelemente.
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Gebäudezentrale Wärmeversorgung: Zur Rückführung der Abluftwärme, muss die Abluftwärmepumpe ihren Heizwasservorlauf in ein zentrales System einbringen können
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Puffer mit Schichtungssystem: Die Wärmepumpe liefert einen kontinuierlichen Wärmeeintrag. Um diese Kontinuität an den unterschiedlichen Wärmebedarf anzugleichen, bedarf es eines Pufferspeichers. Dieser wird von der AWN so lange geladen, bis das erreichte Temperaturniveau durch das Heizungssystem abgefragt wird. Eine effektive Schichtung der verschiedenen Wassertemperaturen gewährleistet die Trennung von warmem Vorlauf und kaltem Rücklauf der Wärmepumpe.
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Niedrige Systemtemperaturen: Niedrige Temperaturniveaus im Heizsystem ermöglichen niedrige Rücklauftemperaturen für die Wärmepumpe. Wodurch extrem hohe Leistungszahlen erreicht werden. Vorteilhaft wirken sich insbesondere Niedertemperatur- bzw. Flächenheizungen aus.
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Vorrangige Nutzung der Abwärme: Die hydraulische Einbindung muss stets gewährleisten, dass zurückgewonnene Abwärme vorrangig eingebracht wird, bevor ein weiterer Wärmeversorger einspringt. Dies wird auch vom Gesetzgeber so verlangt (GEG).
AWN T.Flow – Abluftwärmepumpen zur Warmwasserbereitung aus bedarfsgeführten Abluftsystemen:
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Ein- & Mehrfamilienhaus: Mit integriertem oder externen Lüftungsgerät (zentrale Lösung für das Mehrfamilienhaus).
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Ab 2 Abluftelemente
- Autarke dezentrale Warmwasserbereitung
Einflussbereiche der AWN
CO2-Emissionen
Wärmepumpen spielen eine zentrale Rolle bei der Reduzierung von Treibhausgasemissionen. Der Hebel ist bereits beim heutigen Strommix riesig und vergrößert sich weiter mit dem Ausbau der Erneuerbaren Energien.
Der anzusetzende CO₂-Emissionsfaktor wird im Gebäudeenergiegesetz bzw. in der DIN V 18599 Teil 1 vorgegeben. Während der tatsächliche CO₂-Wert im deutschen Strommix 2021 bei 428 g/kWh lag, ist in der Bilanzierung nach GEG2020 noch ein Wert von 560 g/kWh anzusetzen. Wärmepumpen sparen also aktuell schon mehr CO₂ als nach GEG bilanziert werden kann. Mit dem Ausbau der erneuerbaren Energien im Strommix wird dieser Wert perspektivisch auf Null sinken. Bei einer Arbeitszahl von 4,5 liegt der Emissionswert einer Abluftwärmenutzung (AWN) nach GEG 2020 bei 124 g CO₂/kWh.
Ein Beispiel: 20 WE / 1600 m³/h / Gasheizung / Einsatz einer AWN WPA: Deckungsbeitrag bis zu 25.000 kWh pro Heizperiode (ohne Berücksichtigung einer Warmwasserunterstützung). Das entspricht einer CO2-Einsparung gegenüber einer Gastherme von 3 Tonnen CO₂ pro Jahr – oder der Leistung eines Buchenwaldes mit rund 250 im Bestand gewachsenen Bäumen.
Effiziente Grundlastabdeckung im ganzen Jahr
Ein AWN-System kann ganzjährig parallel zu einem Spitzenlasterzeuger eingesetzt werden (bivalent-paralleler Betrieb). Sowohl Heizung als auch Warmwasserbereitung können dabei zum größten Teil von der AWN versorgt werden. Die Wärmeleistung einer AWN steht ganzjährig zur Verfügung, um einen Großteil der Heizlast des Gebäudes zu decken. Auch bei hochgedämmten Gebäuden bedarf es jedoch im Falle kalter Außentemperaturen eines weiteren Wärmeerzeugers. In einem Wärmekonzept, in dem die AWN gleichzeitig mit einem Spitzenlasterzeuger für Zeiten hoher Heizlast eingesetzt wird (bivalent-paralleler Betrieb), sorgt die Abluftwärmepumpe demnach für eine effiziente Bereitstellung der Grundlast.
Heizung:
Bei der Heizungsunterstützung hängt der Deckungsanteil der AWN maßgeblich vom Dämmstandard ab. Je geringer die Transmissionswärmeverluste des Gebäudes, desto mehr Heizlast kann aus der Abluft versorgt werden.
Warmwasser:
Bei der Unterstützung des Warmwassers sind maßgeblich die Art der Warmwasserbereitung und das vorhandene Puffervolumen für die Deckungsanteile der AWN ausschlaggebend. In Verbindung mit dezentraler Warmwasserbereitung bis 45°C können die Deckungsanteile der AWN mit bis zu 95 % bilanziert werden. Die eingesetzten Speicher sind hierfür entsprechend auszulegen.
GEG: Hohe Deckungsbeiträge
Je nach Heizungsart und Dämmstandard erzielt die AWN deutliche Endenergie- und Primärenergieeinsparungen mit Deckungsanteilen bis über 50 %
Die Bilanzierung nach Gebäudeenergiegesetz (GEG) ist maßgeblich für die energetische Bewertung. Hierbei geben wir, als Hersteller, Ihnen alle benötigten Angaben an die Hand. Im Sinne des GEG wird die AWN einem regenerativen Wärmeerzeuger gleichgestellt. Wir unterstützen Sie gerne mit professioneller Anleitung und individuellen Projektkalkulationen.
Die Wärmemenge, die von einer AWN zur Heizungsunterstützung bereitgestellt werden kann, hängt maßgeblich vom Auslegungsvolumenstrom des Lüftungssystems ab. Die Bandbreite der möglichen Wärmemenge ist bedingt durch die gewählte Vorlauftemperatur. Ein AWN-System mit einem Auslegungsvolumenstrom in Höhe von 1.000 m³/h liefert demnach über eine Heizperiode von 185 Tagen eine Wärmemenge von ca. 18.000 bis 25.000 kWh. Die nutzbare Wärme zur Warmwasserbereitung im Sommer ist hierbei noch nicht berücksichtigt. Es können mehrere Geräte kombiniert werden.
Verfügbare Modelle der Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung AWN
Der Produktbereich „AWN – Abluftsystem zur Abluftwärmenutzung“ besteht aus vier alternativen Systemen:
Voll integrierte Abluftwärmepumpe
Diese Variante garantiert die höchste Energieeffizienz bei geringstem Abstimmungsaufwand.
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Modellspezifische Merkmale • Kompakte Kombination: Lüftungsgerät, Wärmeübertrager und Wärmepumpe in einem Gerät • Höchste Energieeffizienz durch geringste Übertragungsverluste: Abluftwärme wird direkt auf Kältemittel übertragen (Direktverdampfer) • Einfache Installation: Direkter Anschluss an das Heizwassersystem • Integrierte Förderpumpe: Die AWN WPA fördert das Heizwasser selbstständig ins Gebäude Zur AWN Compact Produktseite |
Lüftungsgerät mit Abluftwärmeübertrager und abgestimmter Wärmepumpe
In dieser Variante steht eine speziell für die AWN entwickelte Wärmepumpe bereit. Das System lässt sich flexibel an die Gegebenheiten eines Bauvorhabens anpassen, da das Lüftungsgerät und die Wärmepumpe räumlich getrennt installiert werden können.
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Modellspezifische Merkmale • Flexible Installation: Lüftungsgerät mit Wärmeübertrager und Wärmepumpe können räumlich getrennt installiert werden • Für Innen- und Außenbereich: Lüftungsgerät mit Wärmeübertrager in RV- und DV-Variante erhältlich • Einfache Installation: Direkte Verbindung der Geräte durch Soleleitung und Standardbauteile • Integrierte Förderpumpen: Die Wärmepumpe fördert Sole und Heizwasser selbstständig Zur AWN-Connect |
Lüftungsgerät mit Abluftwärmeübertrager und Wärmepumpe
Strangweise Wärmerückgewinnung unvermeidbarer Abwärme jetzt auch ohne horizontale Sammelleitungen.
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Modellspezifische Merkmale • Flexible Installation: Lüftungsgerät mit Wärmeübertrager und Wärmepumpe können räumlich getrennt installiert werden • Für den Außenbereich: Lüftungsgerät mit Wärmeübertrager zur Installation direkt auf dem Schacht und Eindichtung in die Dachhaut (Anschluss auch seitlich möglich) • Einfache Installation: Direkte Verbindung der Geräte durch Soleleitung und Standardbauteile • Integrierte Förderpumpen: Die Wärmepumpe fördert Sole und Heizwasser selbstständig AWN Connect strangweise Produktseite |
Lüftungsgerät mit Abluftwärmpumpe zur Warmwasserbereitung
T.Flow® leistet die Warmwasserbereitung wohnungsweise mittels Wärmepumpe aus der ohnehin unvermeidbaren Abluftwärme. Auf Grundlage eines bedarfsgeführten Abluftsystems von Aereco entsteht so eine bewährte Gesamtlösung: Lüftung mit Abluft-Wärmerückgewinnung und Warmwasserbereitung aus Erneuerbaren Energien.
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Modellspezifische Merkmale • Durch die autarke dezentrale Warmwasserbereitung kann die zentrale Heizung niedrigste Vorlauftemperaturen erzeugen und im Sommer abgeschaltet werden. • Verluste durch die Warmwasser-Zirkulation fallen weg. • Gerade in Kombination mit zentralen Heizungswärmepumpen können höchste Effizienzen erreicht werden. • Mit 100 Liter (AWN T.Flow® Nano) und 200 Liter (AWN T.Flow® Hygro+) Wasserspeicher AWN T.Flow Produktseite |
Funktionsprinzipien der verschiedenen Modelle
Funktionsweise der AWN Compact
Die AWN Compact stellt eine voll integrierte Abluftwärmepumpe dar. Hier werden Lüftungsgerät und Abluftwärmepumpe in einem kombiniert. Diese Nähe der Komponenten ermöglicht einen direkten Übergang der Abluftwärme auf das Kältemittel (Direktverdampfung) und somit einen positiven Effekt auf die Geräteeffizienz. Das Lüftungsgerät passt sich ausschließlich an saugseitigen Unterdruck an und gewährleistet, in Kombination mit dem feuchtegeführten Abluftsystem von Aereco, stets eine echte Bedarfsführung. Die Abluft wird von dem Ventilator durch einen kalten Wärmeübertrager gedrückt. Die Abluftwärme wird dabei zusammen mit der Abwärme des Ventilators auf das Kältemittel übertragen und durch die Wärmepumpe auf ein nutzbares Temperaturniveau angehoben. Die ganzjährig bereitgestellte Wärme wird durch drei Produkte sind hier verfügbar:
Funktionsweise der AWN Connect Gebäudezentral
Die AWN Connect kombiniert die AWN Basic mit einer quellengeregelten Sole/Wasser-Wärmepumpe, die speziell für die AWN entwickelt wurde. Während die AWN Basic in der Regel dort installiert wird, wo die Abluftleitungen enden – auf oder unter dem Dach – ist die Wärmepumpe zur Innenaufstellung im Heizraum konzipiert und kann beispielsweise im Heizungskeller aufgestellt werden. Quellseitig kühlt die Wärmepumpe einen Solekreis ab und fördert die kalte Sole, mittels integrierter Förderpumpe, zu dem Wärmeübertrager in der AWN Basic. Hier wird der Abluft Wärme entzogen und zurück zur Wärmepumpe transportiert. Die Wärmepumpe hebt das Temperaturniveau der geförderten Wärme an und stellt diese ganzjährig über das Heizwasser dem Heizsystem des Gebäudes zur Verfügung.
Funktionsweise der AWN Connect strangweise
Die AWN Connect kombiniert die AWN Basic mit einer quellengeregelten Sole/Wasser-Wärmepumpe, die speziell für die AWN entwickelt wurde. Während die AWN Basic in der Regel dort installiert wird, wo die Abluftleitungen enden – auf oder unter dem Dach – ist die Wärmepumpe zur Innenaufstellung im Heizraum konzipiert und kann beispielsweise im Heizungskeller aufgestellt werden. Quellseitig kühlt die Wärmepumpe einen Solekreis ab und fördert die kalte Sole, mittels integrierter Förderpumpe, zu dem Wärmeübertrager in der AWN Basic. Hier wird der Abluft Wärme entzogen und zurück zur Wärmepumpe transportiert. Die Wärmepumpe hebt das Temperaturniveau der geförderten Wärme an und stellt diese ganzjährig über das Heizwasser dem Heizsystem des Gebäudes zur Verfügung.
Funktionsweise der AWN T.Flow®
Die Produktreihe T.Flow® nutzt die Abwärme direkt vor Ort für eine autarke wohnungsweise Warmwasserbereitung. Ein Lüftungsgerät für ein bedarfsgeführtes Abluftsystem, eine Abluftwärmepumpe und ein Warmwasserspeicher (100 oder 200 Liter) finden hier auf nur 0,36 m² in einem einzigen Gerät Platz. Das zentrale Heizsystem kann so im Sommer zum Temperieren der Wohnungen genutzt oder ganz abgeschaltet werden. Die Steigleitungen für die Heizung können nach Heizkurve betrieben werden. Das ermöglicht die größtmögliche Systemeffizienz.
Wärmepumpentechnik der AWN
Um die Wärme aus der Abluft möglichst effektiv nutzen zu können, wird diese auf ein möglichst kaltes Medium übertragen. Für eine sinnvolle Verwendung dieser Energie, bedarf es andererseits deutlich höherer Temperaturniveaus. Zwischen diesen beiden Herausforderungen der Abluftwärmenutzung moderiert die Wärmepumpe: Sie nimmt Wärme bei niedrigen Temperaturen auf und „pumpt“ die Wärme auf ein Temperaturniveau, welches eine Unterstützung des Heizsystems ermöglicht.
Die Rolle der Einbindung
Die Einbindung in die Wärmeversorgung des Gebäudes spielt eine entscheidende Rolle. Um das Potential der AWN voll ausschöpfen zu können, müssen Logik der Planung sowie Qualität der Umsetzung stimmen. Das bivalente Zusammenspiel zwischen AWN und Spitzenlasterzeuger lässt sich in Abhängigkeit der projektbezogenen Rahmenbedingungen effektiv gestalten. Dabei werden auch vom Gesetz- oder Fördergeber Anforderungen gestellt. So regelt das GEG: “Es muss sichergestellt sein, dass die aus der Abluft gewonnene Wärme vorrangig vor der vom Heizsystem bereitgestellten Wärme genutzt wird“ (§ 28 Abs. 1).
Folgende Bedingungen ermöglichen in der Regel einen effizienten Betrieb einer AWN:
- Anschluss von vielen Wohneinheiten an eine Wärmepumpe
- Gebäudezentrale Warmwasserheizung
- Zentrale Warmwasserbereitung
- Niedrige Systemtemperaturen (Flächenheizung oder Niedertemperaturheizung)
- Bivalentes System mit AWN als alleinigem Grundlast-Wärmeerzeuger
Beispiel Hydraulikschema einer Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung
Einspeisung der AWN-Wärme über einen Puffer-Bypass im Hauptrücklauf
Neben der Effizienz der Einbindung sind auch Installationsaufwand und Handhabbarkeit im Betrieb ausschlaggebend für einen nachhaltig effektiven Beitrag einer AWN. Die Einbindung mittels Puffer-Bypass im Hauptrücklauf ermöglicht eine sehr einfache Schaltung mit minimaler regelungstechnischer Interaktion zwischen den Systemen.
Die AWN belädt hierbei mittels integrierter Ladepumpe einen exklusiven Speicher. Ohne Wärmeabnahme schaltet die AWN nach Erreichen der Solltemperatur am Speicherboden (T3) ab.
Übersteigt die Temperatur im Kopf des AWN-Speichers (T1) die Temperatur im Hauptrucklauf (T2), so wird durch die AWN ein Umschaltventil in der Hauptrucklaufleitung gestellt, sodass der Hauptrucklauf nun den Umweg über den AWN-Speicher nimmt. Die AWN-Warme wertet dadurch den Rücklauf energetisch auf.
Diese Einbindung eignet sich besonders in Heizsystemen mit einem weiteren Wärmeerzeuger.
Unabhängige Regelung
Mit diesem Konzept ist eine Kommunikation mit den Komponenten des übrigen Heizsystems nicht notwendig. Eine unabhängige Steuerung misst die Temperatur im oberen Bereich des Schichtenspeichers (S1) sowie die des Heizwasserrücklaufs (S2) im bauseitig installierten Heizkreis. Die Regelung berücksichtigt diese Messgrößen und steuert die Entladepumpe (P), sodass in jedem Fall eine Anhebung des Heizwasserrücklaufs gewährleistet ist (S1 > S2).
Die Anforderungen an die Trinkwasserhygiene (bspw. TrinkwV) sind entsprechend zu berücksichtigen.
Grundlagen und Wissenswertes zur AWN
Coefficient Of Performance (COP)
Großer Nutzen bei geringem Aufwand
Leistungszahlen Coefficient Of Performance “COP” stehen für das Verhältnis von bereitgestellter Wärme und der dazu benötigten elektrischen Leistungsaufnahme der Wärmepumpe. Besonders hohe Leistungszahlen ermöglichen also eine entsprechend günstige Wärmebereitstellung. Die Leistungsangaben der Abluftwärmepumpen von Aereco beruhen auf Leistungsmessungen am Institut für Luft- und Kältetechnik Dresden (ILK). Dabei berücksichtigt der COP neben der Leistungsaufnahme der Wärmepumpe auch bereits den Strombedarf der integrierten Förderpumpen, der Regelungstechnik und der Bypassklappe mit Rauchmelder. Die verhältnismäßig geringe Leistungsaufnahme des Ventilators wird hierbei nicht berücksichtigt, da dieser auch ohne AWN-Funktion aufzubringen wäre.