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. Eine Wärmepumpe hebt die gewonnene Abwärme aus der Abluft hierzu auf das benötigte Temperaturniveau an. Der Wärmebedarf eines Gebäudes kann hierdurch stark gesenkt werden. 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 noch für das EH40 mit Qualitätssiegel Nachhaltiges Gebäude.
Produktfilm über die Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung AWN
Ideale Voraussetzungen für den Einsatz einer AWN
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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. 8 Wohneinheiten.
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15+ Abluftelemente: Ein ständig anliegender Mindestvolumenstrom (mind. 200 m3/h) ermöglicht einen kontinuierlichen Betrieb der Abluftwärmepumpe und dadurch hohe Effizienz und Deckungsbeiträge.
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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).
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.
Wärmebereitstellung zu jeder Tages- und Jahreszeit
In der Heizungszeit wird kalte Außenluft durch die Heizung auf Raumtemperatur erwärmt. Diese Heizungswärme kann anschließend aus der Abluft wieder zurückgewonnen werden, bevor diese das Gebäude als Fortluft verlässt (Wärmerückgewinnung).
Die Abluft bietet nicht nur an frostigen Wintertagen eine attraktive Wärmequelle. In der Übergangszeit zwischen Winter und heizungsfreier Zeit herrschen kleinere Differenzen zwischen Außen- und Raumtemperatur. Die anliegende Heizlast des Gebäudes kann dann unter Umständen sogar vollständig durch die AWN gedeckt werden.
Wenn die Außentemperaturen weiter steigen und keine Heizungswärme mehr benötigt wird, erzeugt die AWN weiter Wärme für eine effiziente Unterstützung der Warmwasserbereitung.
Dadurch bietet das Konzept der Abluftwärmenutzung einen deutlich höheren Wärmebeitrag (hellblau+dunkelblau), als beispielsweise eine klassische Luft/Luft-Wärmerückgewinnung (hellblau+grau).
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. Dabei unterstützen wir folgende Bilanzierungsnormen in der jeweils gültigen Fassung: DIN V 4701-10 (noch bis 31.12.2023 für ungekühlte Wohngebäude zulässig) DIN V 18599 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
Aereco hat seinen Produktbereich „Abluftsystem zur Abluftwärmenutzung“ erweitert. Es stehen drei Varianten zur Verfügung:
Lüftungsgerät mit Abluftwärmeübertrager und Wärmepumpe in einem Gehäuse
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) • ReSource Control: Intelligente Regelung passt Wärmepumpe stets an die Schwankungen der Wärmequelle an – kein ineffizientes An- und Abschalten (Takten) • Einfache Installation: Direkter Anschluss an das Heizwassersystem • Integrierte Förderpumpe: Die AWN Compact fördert das Heizwasser selbstständig ins Gebäude Zur AWN Eco+ 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 • ReSource Control: Intelligente Regelung passt Wärmepumpe stets an die Schwankungen der Wärmequelle an – kein ineffizientes An- und Abschalten (Takten) • Einfache Installation: Direkte Verbindung der Geräte durch Soleleitung (Druckausgleichsbehälter in Solekreis integriert) • Integrierte Förderpumpen: Die Wärmepumpe fördert Sole und Heizwasser selbstständig Zur AWN-Connect |
Lüftungsgerät mit Abluftwärmeübertrager ohne Wärmepumpe
In dieser Variante (ehemalige AWN-RV und AWN-DV) kann die AWN über einen Solepuffer mit der Wärmepumpe eines Drittanbieters kombiniert werden.
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Modellspezifische Merkmale • Für Innen- und Außenbereich: Lüftungsgerät mit Wärmeübertrager in RV- und DV-Variante erhältlich • Flexible Kombination: Mehrere AWN Basic kombinierbar mit einer Connect Wärmepumpe • Mit bestehenden Sole/Wasser-Wärmepumpen über einen Solepuffer kombinierbar AWN Basic Produktseite |
Funktionsprinzipien der verschiedenen Modelle
Funktionsweise der AWN Compact
Die kompakte Bauart der AWN WPA ermöglicht eine effiziente Wärmegewinnung. Der Wärmeübertrager ist als Direktverdampfer konzipiert und kreisrund um den Abluftventilator herum platziert. Die Wärme aus der Abluft geht so direkt auf das Kältemittel über und vermeidet zusätzliche Übertragungsverluste. Die ganzjährig bereitgestellte Wärme wird durch die Wärmepumpe dann direkt an das Heizwasser des Gebäudeheizsystems abgegeben. Drei Produkte sind hier verfügbar:
Funktionsweise der AWN Connect
Räumliche Trennung von Lüftungsgerät und Abluftwärmepumpe für eine flexible Kombination. Die AWN Connect setzt sich zusammen aus der bewährten Basic (DV/RV), einem zentralen Lüftungsgerät mit Abluftwärmeübertrager sowie der separaten Wärmepumpe WPS A, die speziell für die AWN entwickelt wurde.
Die quellenorientierte Wärmepumpenregelung – ReSource Control – gleicht die Leistung der Wärmepumpe stets dem zur Verfügung stehenden Abluftvolumenstrom an. Dadurch können ein nahezu ununterbrochener Betrieb und somit hohe Laufzeiten und Effizienzen erzielt werden.
Funktionsweise der AWN Basic
Die AWN Basic stellt eine Kombination von zentralem Abluftgerät mit Wärmeübertrager zur Abluftwärmenutzung dar und ist auch Bestandteil der AWN Connect. Die AWN Basic kann beispielsweise eingesetzt werden, wenn in einem Gebäude bereits Wärmepumpentechnik verbaut ist. Diese muss hierzu eine hinreichend große Wärmesenke über einen Schichtenspeicher zur Verfügung stellen können, sodass die AWN Basic daraus mit einem ausreichend kalten Medium (minimal 0 °C) versorgt wird und der Abluft entsprechend große Wärmemengen entzogen werden können.
Da sich Wärmepumen, die nicht speziell für die Abluftwärmenutzung konzipiert sind, stets an dem Wärmebedarf orientieren anstatt an der Wärmequelle, muss ein ausreichender Solepuffer (Schichtenspeicher) für einen gleichmäßigeren Wärmetransfer sorgen.Um einen kontinuierlichen Betrieb zu ermöglichen, der stets die zur Verfügung stehende Abluftwärme transferiert, sollte auf eine Kombination mit der Connect WP von Aereco (ohne Solepuffer) zurückgegriffen werden (siehe AWN Connect).
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.