Bei diesem regenerativen System der Wärmerückgewinnung sitzt im Abluft- und Zuluftkanal je ein Lamellenwärmetauscher, beide sind über Rohrleitungen miteinander verbunden. Ein Wasser-Glykol-Gemisch wird zur Wärme- oder Kälteübertragung eingesetzt. Die Höhe des Glykolanteils hängt von der tiefsten zu erwartenden Außenlufttemperatur im Winter ab und reduziert, mit steigendem Anteil, den Wirkungsgrad der Wärmeübertragung. Der Wärmeübergang findet im Kreuzstrom statt. Ein Bypass mit Dreiwegeventil regelt die Wärmemenge und vermeidet Eisbildung am Lamellenwärmeübertrager des Abluftwärmetauschers. Die beiden Luftströme müssen baulich nicht zusammengeführt werden. Ein Stoffaustausch zwischen Ab- und Zuluft ist nicht gegeben.

• Wärmeübertrager: Ein Wärmeübertrager befindet sich im Zuluftstrom und ein weiterer im Abluftstrom.
• Hydraulischer Kreislauf: Die Wärmeübertrager sind durch Rohrleitungen verbunden, in denen ein Wärmeträger zirkuliert.
• Wärmeträger: Meist wird ein Glykol-Wasser-Gemisch als Wärmeträgermedium eingesetzt, um einen Frostschutz zu gewährleisten.
• Pumpe: Eine Pumpe fördert das Wärmeträgermedium zwischen den Wärmeübertragern.

Der Wärmeübertragungsprozess bei Kreislaufverbundsystemen kann wie folgt beschrieben werden.

• Wärmeaufnahme: Die warme Abluft überträgt ihre Wärme an den Wärmeträger im Abluft-Wärmeübertrager.
• Wärmetransport: Die Pumpe befördert das erwärmte Medium zum Zuluft-Wärmeübertrager.
• Wärmeabgabe: Im Zuluft-Wärmeübertrager gibt der Wärmeträger die Energie an die kältere Zuluft ab und erwärmt diese.
• Kreislauf: Der abgekühlte Wärmeträger fließt zurück zum Abluft-Wärmeübertrager, und der Prozess beginnt von Neuem.

Zur Erhöhung der Rückwärmzahl können mehrere Register hintereinander im Gegenstrom zur Luftführung (Hochleistungs-KV-System in n-fach-Schaltung) montiert werden. KV-Systeme sind zur Nachrüstung bestehender Anlagen sowie für die Einspeisung von externer Wärme- oder Kälteenergie geeignet. Bei entsprechender hydraulischer Verschaltung kann z. B. Solarwärme, Abwärme, Kondensationswärme von Kompressionskältemaschinen usw. zusätzlich genutzt werden. Die Anströmgeschwindigkeit sollte im moderaten Bereich zwischen 1,6 m/s und 2,0 m/s, die luftseitigen Druckverluste im Bereich von 250 Pa liegen. Die wasserseitigen Druckverluste können je Wärmetauscher bis zu 300 kPa betragen. Bei Berechnung der Energiekosten sind der Energiebedarf für die Umwälzpumpe und das 3-Wege-Ventil sowie die höhere Ventilatorleistung durch die zusätzlichen luftseitigen Druckverluste zu beachten. Um im Teillastbereich Pumpenenergie zu sparen, kann der Wärmetauscher mit variablen Volumenströmen beaufschlagt werden, jedoch kann es im unteren Teillastbereich zu einer Temperaturschichtung an der Oberfläche des Wärmetauschers kommen.

• Rückwärmzahlen: Moderne KVS können Rückwärmzahlen von bis zu 80% erreichen. Hier kommt es besonders auf den Aufbau und die Verschaltung an.
• Leistungsregelung: Die Übertragungsleistung kann durch Anpassung des Massenstroms des Wärmeträgers von ca. 20 bis 100% geregelt werden. Der Mindestvolumenstrom der Pumpe ist zu beachten. Laminare Strömungen wirken sich negativ auf den Wärmeübergang aus im Vergleich zu turbulenten Strömungen (Reynoldszahl).
• Frostschutz: Ein Mischventil kann zur Verhinderung von Vereisung am Abluft-Wärmeübertrager eingesetzt werden. Wie bereits erwähnt, werden oft Glykol-Wasser-Gemisch als Wärmeträgermedium verwendet.
• Das Kreislaufverbundsystem zeichnet sich durch seine Flexibilität in der räumlichen Anordnung und die vollständige Trennung der Luftströme aus, was es besonders für hygienisch anspruchsvolle Anwendungen geeignet macht.

Die Effizienz von Wärmerückgewinnungssystemen hat sich in den letzten Jahren deutlich verbessert. Aktuelle Systeme erreichen Temperaturübertragungsgrade von über 80%. Dies führt zu erheblichen Energieeinsparungen:

– Reduzierung des Lüftungswärmebedarfs um bis zu 90%

– Verringerung der CO2-Emissionen um mehrere Millionen Tonnen pro Jahr

– Senkung der Betriebskosten um bis zu 60% im Jahresmittel

Planung und Dimensionierung

Für eine optimale Auslegung von WRG-Systemen ist eine sorgfältige Planung unerlässlich. Hierbei müssen verschiedene Faktoren berücksichtigt werden:

– Luftvolumenströme und Betriebszeiten

– Temperatur- und Feuchtigkeitsdifferenzen zwischen Ab- und Zuluft

– Druckverluste und elektrischer Energiebedarf der Ventilatoren

– Wirtschaftlichkeit und Amortisationszeit

Für detaillierte Informationen zur Planung und Berechnung von WRG-Systemen empfiehlt sich der „Leitfaden für Lüftungs- und Klimaanlagen„.