1. Startseite
  2. Lüftung
  3. Lüftungsanlagen und -systeme
  4. Bedarfsgeführtes Abluftsystem mit WRG durch Abluftwärmenutzung

Die Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung AWN

Das Konzept der Aereco AWN

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 Aereco Lüftungsanlage erkennt genau wann, wo und wie viel Bedarf an frischer Luft vorhanden ist. Dieser Bedarf spiegelt sich in der Höhe der Feuchtigkeit in jedem Raum wider. Je nach Anzahl und Aktivität der Personen in den Räumen, verändert sich der Feuchtigkeitsgehalt der Raumluft. Diesen Feuchtigkeitsgehalt misst das Aereco-Lüftungssystem vollkommen stromlos und regelt zentral die benötigte Luftmenge.

Die Bedarfsführung reduziert die Abluftmenge auf ein sinnvolles Minimum. Es verbleibt ein Wärmestrom, der sich sinnvoll nutzen lässt – mit der Lüftungsanlage AWN von Aereco.

Die AWN erschließt diese günstige Energiequelle. Eine AWN ermöglicht eine wertvolle Wärmebereitstellung, die regelmäßig über eine reine Wärmerückgewinnung hinausgeht. Eine Wärmepumpe hebt die gewonnene Abluftwärme 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
  • Energieeinsparung
  • Feuchteregelung
  • Schimmelvermeidung
  • KfW-förderfähig
  • 365 Tage Wärmebereitstellung
  • Gute Luftqualität
  • Höherer Wohnkomfort

Produktfilm über die Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung AWN

 

Ideale Voraussetzungen für den Einsatz einer AWN

 

  • Mehrfamilienhaus: Für den Einsatz einer AWN bedarf es der Zusammenführung der Abluft aus mehreren Nutzungseinheiten, wie Hotelzimmer, Wohnheime oder Wohnungen in Mehrfamilienhäusern (MFH).

  • 25+ AbluftelementeEin ständig anliegender Mindestvolumenstrom (mind. 480 m3 /h) ermöglicht einen kontinuierlichen Betrieb der Abluftwärmepumpe und dadurch hohe Effizienz und Deckungsbeiträge.

  • Gebäudezentrale WärmeversorgungZur Rückführung der Abluftwärme, muss die Abluftwärmepumpe ihren Heizwasservorlauf in ein zentrales System einbringen können

  • 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.

  • 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.

  • 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 (EnEV).

 

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.

Schema Aereco AWN Eco+

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 Eco+ 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.

Schema Aereco AWN Connect_Lüftungsgerät mit Abluftwärmeübertrager

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.

Aereco AWN Basic_Lüftungsgerät mit Abluftwärmeübertrager

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 Eco+

Die AWN Eco+ stellt eine kompakte, 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 die Wärmepumpe dann direkt an das Heizwasser des Gebäudeheizsystems abgegeben. Zusätzliche Übertragungskreisläufe werden so eingespart.

Abbildung schematische Funktionsweise der Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung AWN

 

 

 

 

 

 

 

Funktionsweise der AWN Connect

Die AWN Connect kombiniert die AWN Basic mit der Connect WP, einer quellengeregelten Sole/Wasser-Wärmepumpe, die speziell für die AWN entwickelt wurde. Während die AWN Basic dort installiert wird, wo die Abluftleitungen enden – auf oder unter dem Dach – ist die Connect WP zur Innenaufstellung konzipiert und kann beispielsweise im Heizungskeller aufgestellt werden.

Quellseitig kühlt die Connect WP 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.

Abbildung schematische Funktionsweise der Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung AWN Connect

 

 

 

 

 

 

 

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).

Abbildung schematische Funktionsweise der Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung AWN Basic

 

 

 

 

 

 

 

 

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.

Aereco AWN Bauteil

An Wärmepumpen werden, abhängig von der genutzten Wärmequelle, ganz unterschiedliche physikalische Anforderungen gestellt. Die Wahl der technischen Komponenten, ihre Dimensionierung sowie das zu verwendende Kältemittel, hängen davon ab. Die Wärmequelle einer AWN – die Wohnungsabluft – bietet stets besonders günstige Temperaturen. Die Wärmeleistung der Abluft bleibt aber nicht konstant. Sie hängt stark von ihrer Feuchtigkeit und ihrem Massenstrom ab. In einem energieeffizienten Lüftungssystem mit Bedarfsführung schwanken diese Werte stark. Handelsübliche Wärmepumpen sehen eine solche Anpassung in der Regel nicht vor und orientieren sich an den Bedarfsschwankungen der Wärmesenke (Heizung, Warmwasserbereitung). Die Wärmepumpen der AWN Eco+ und Connect passen sich durch ihre intelligente Quellenorientierung stets dem aktuellen Abluftwärmestrom an.

Die Wärmepumpenkomponenten sind speziell für die Gewinnung von Wärme aus Abluftsystemen kombiniert worden. Sie passen sich durch abgestimmte Inverter-Technologie stufenlos und voll automatisch an die schwankenden Abluftvolumenströme an. Wodurch sie extrem hohe Betriebszeiten erreichen und stets unter Bedingungen laufen, die einen effizienten Einsatz gewährleisten. Ein unnötiges Ab- und Anschalten (Takten) kann so vermieden werden.

Die Abluftwärme wird auf ein möglichst kaltes Medium übertragen, ohne dass dabei der Gefrierpunkt unterschritten wird. Unterbrechun-gen und Energieverluste durch Abtauprozesse werden so vermieden. Anschließend wird die gewonnene Wärme durch die Wärmepumpe auf ein nutzbares Temperaturniveau angehoben und an das Heizsystem abgegeben. Das Heizwasser wird hierbei stets um einen konstanten Temperaturhub angehoben und so Schritt für Schritt hocheffizient erwärmt.

 

Die Rolle der Einbindung

Um das Potential der Abluftwärmenutzung ausschöpfen zu können, ist eine sinnvolle Einbindung in die Wärmeversorgung des Gebäudes unerlässlich. Da die Abluftwärme des Lüftungssystems in der Regel nicht ausreicht, um den gesamten Wärmebedarf eines Gebäudes zu decken, bedarf es immer eines bivalenten Systems aus AWN und einem Spitzenlasterzeuger. „Es muss sichergestellt sein, dass die aus der Abluft gewonnene Wärme vorrangig vor der vom Heizsystem bereitgestellten Wärme genutzt wird“. (EnEV, Anlage 1, 2.7)

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

Einbindung Heizung

Die Heizung stellt meist die größte Wärmesenke eines Gebäudes dar und sollte stets durch die bereitgestellte Wärme aus der Abluft unterstützt werden. Dies ist dort am effizientesten möglich, wo die Temperaturen am niedrigsten sind. Aus diesem Grund empfiehlt sich vorrangig eine Rücklaufanhebung des Heizwassers durch die AWN und eine Abdeckung verbleibender Bedarfsspitzen durch einen zweiten Wärmeerzeuger.

Einbindung Trinkwasser

Bei der Warmwasserbereitung müssen stets hohe Temperaturen gewährleistet werden. Hierfür ist eine Abluftwärmenutzung aus Effizienzgründen grundsätzlich nicht geeignet. Allerdings kann die Warmwasserbereitung über eine Vorwärmstufe nach dem Durchflussprinzip sinnvoll unterstützt werden. Hierbei durchströmt das Trinkwasser vor Eintritt in den eigent-lichen Warmwasserbereiter eine Edelstahlwendel in einem Heizwasser-puffer, welcher durch die AWN erwärmt wird.

Kombination

Um eine möglichst hohe Laufzeit senkenseitig zu ermöglichen, ist es von Vorteil, mit der AWN eine möglichst große Wärmesenke zu bedienen. Eine Kombination von Rücklaufanhebung der Heizung mit einer Trinkwasservorerwärmung bietet bei niedrigen Systemtemperaturen optimale Bedingungen für den Einsatz einer AWN. Nachfolgend wird ein entsprechendes Hydraulikschema erläutert.

 

Beispiel Hydraulikschema einer Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung

 

Kombination: Rücklaufanhebung (Heizung) + Vorwärmstufe (Trinkwasser)

Für die Einbindung einer AWN in die Wärmeversorgung eines Gebäudes, empfiehlt Aereco eine Kombination mit einem Schichtenspeicher mit Entlade-system und Vorwärmstufe für Trinkwasser (TW). Diese ermöglicht sowohl eine Rücklaufanhebung des Heizkreises während der Heizperiode als auch eine Unterstützung der Warmwasserbereitung über das gesamte Jahr. So werden die der AWN zur Verfügung stehende Wärmesenke und gleichzeitig ihre Laufzeiten und Deckungsbeiträge maximiert.

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).

Vorerwärmung als Durchlaufsystem

Die TW-Vorerwärmung ist automatisch über das Durchlaufen einer Edelstahlwendel im Schichtenspeicher gewährleistet. Das Kaltwasser (KW) wird so erwärmt und tritt dann in den Warmwasserbereiter ein. Aufgrund des geringen Volumens in der Vorerwärmung kann diese Stufe als reines Durchlaufsystem ausgeführt werden. Ein TW-Speicher mit innenliegender Heizwasserwendel (Speichersystem) zur Vorerwärmung, würde wesentlich ineffizienter ausfallen.

Wärmepumpe fördert selbstständig

Die in der Abluftwärmepumpe integrierte Heizwasserpumpe fördert die Wärme über das Heizwasser selbstständig in den Schichtenspeicher.

Beispiel eines Hydraulikschemas einer Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung von Aereco

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.