Lüftung

Nach der Heizung, ist die Lüftung ein weiteres Thema in der Haustechnik. Lüftungs-Anlagen werden quivalent der Heizungs-Anlagen als einfache Schemazeichnungen dargestellt.
Aussenluft-AnlageUmluft-AnlageUnter Lüftung versteht man allgemein die gezielte Ein- bzw. Ausleitung von Luft in und aus einem Raum. Die Luft wird hierbei mittels Ventilatoren über Lüftungskanäle gezielt in Bewegung gesetzt um eine Luftströmung zu erreichen. Im Prinzip wird immer dieselbe Menge an Luft in einen Raum eingebracht, wie gleichzeitig Abgesaugt wird. Von diesem Prinzip wird nur in gezielten Ausnahmen abgewichen, z.B. wenn bewusst ein Unter- oder Überdruck in dem Raum erzeugt werden soll, andere Lüftungsanlagen ebenfalls den selben Raum bedienen, oder offene Überströmungen nach Aussen existieren.
Prinzipiell besteht eine Lüftungsanlage aus 2 Komponenten, dem Luft abführenden Teil und dem Luft zuführenden Teil. Bei Bedarf kann auch ein Anteil oder Zeitweise die gesamte abgeaugte Luft wieder in den Raum zurückgeführt werden. Um hier klare Verhältnisst zu haben werden die einzelen Teile einer Lüftungsanlage Eindeutig bezeichnet. Die Luft, die von Aussen angesaugt wird, bezeichnen wir als "Aussenluft = AL", Die Luft die dem Raum zugeführt wird, wird als "Zuluft = ZL" bezeichnet. Die Luft, die aus dem Raum zurückgeführt wird, ist die "Rückluft = RL", und die jenige die nach aussen Geführt wird heist "Fortluft = FL". Oft,aber nicht immer zwangsläufig gibt es noch eine Quer-Verbindung, zwischen Fortluft und Aussenluft, mit der entweder die gesamte, oder nur ein Teil der Rückluft wieder der Zuluft zugeführt wird. Dieser Teil heist "Umluft = UL". Wenn wir eine Anlage haben, die sowohl als Aussenluft-Anlage als auch als Umluft-Anlage betrieben werden soll, so müssen wir Lüftungsanlage allgemeinKlappen in die entsprechenden Kanäle einbauen. Wenn die Klappe im Umluft-Kanal geschlossen ist, oder ein Umluft-Kanal gar nicht exisitert, sprechen wir von einer reinen Aussenluft-Anlage. Im Umgekehrten Fall, wenn die Umluft-Klappe geöffnet ist, und die Klappe in der Aussenluft und der Fortluft geschlossen sind, bzw. gar kein Aussen- und Fortluft-Anteil existiert sprechen wir von einer reinen Umluft-Anlage.
Da der eigentliche Sinn einer Lüftungsanlage ist, die Luft die zugeführt wird gezielt zu beeinflussen, muss diese auch aufbereitet werden. Im einfachsten Fall ist dies, diese zu erwärmen. Dazu wird in den Zuluft-Kanal ein Heizregister eingebaut, das mit warmem Wasser aus einer Wärmequelle (siehe Heizung) versorgt wird. An den Luft-Einlässen in der Aussenluft und den Luft-Auslässen der Fortluft werden praktisch immer Absperrklappen eingebaut, um eine Luftströmung zu verhindern, wenn die Anlage ausgeschaltet ist und kein Schmutz oder Sonstiges in die Kanäle gelangen kann.

 

 

Wäremrückgewinnung (WRG)

Wärmerückgewinnung mit Wärmetauscher-RegisternWenn man bei Lüftungsanlagen Aussenluft zuführen will, so muss man den selben Anteil an Luft auch wieder nach aussen abführen. Das hat natürlich zur Folge, dass die Wärmeenergie, die in der Fortluft entalten ist verloren geht. Dieser Effekt ist besonders stark, wenn man möglicht einen großen Teil Aussenluft, oder gar 100% Aussenluft verwenden will. Daher ist es sinnvoll die Wärmeenergie, die in der Fortluft enthalten ist, möglicht wieder der Zuluft zuzuführen. Diese Methode nennt man Wärme-Rückgewinnung. Es gibt verschiedene Möglichkeiten dies umzusetzen.
Die klassische Art einer Wärmerückgewinnung ist indem man in die Rückluft und in die Zuluft ein Register (Wärmetauscher) einbaut und eine Flüssigkeit mit Hilfe einer Pumpe zwischen diesen Registern in einem geschlossenen Wasserkreislauf umpumpt. Die warme Rückluft erwärmt das Wasser in diesem Kreislauf, das die Pumpe dann in das Zuluft-Register (Wärmetauscher) bringt, wo dieses dann die kalte Aussenluft vorwärmt. Damit wird zumindest ein erheblicher Teil der Wärme aus der Rückluft der Aussenluft zugeführt, ohne dass man Fremdenergie zuführen muss, wenn man mal vom elektrischen Strom für die Pumpe absieht, hier dargestell als Komponenten unmittelbar nach den Klappen. Bei der Wärmerückgewinnung ist zumindest im Winter darauf zu achten, dass bei Aussentemperaturen deutlich unter dem Gefrierpunkt, das Register in der Zuluft nicht einfrieren kann. Daher wird bei diesrer Art der Wärme- (Kälte-) Rückgewinnung dem Wasser im Wärmerückgewinnungs-Kreislauf Frostschutzmittel beigemischt. Natürlich hängt der Wirkungsgrad einer solchen Wärmerückgewinnung von der Grüße der beiden Wärmetauscher (Register) und der umgewälzten Wassermenge ab. Der Vorteil dieser Methode ist, dass hierbei die Rückluft- und Zuluft-, bzw. Die Fortluft- und Aussenluft-Kanäle nicht unmittelbar beieinander liegen müssen. Man muss nur das umgewälzte Wasser zu den jeweiligen Registern führen. Der Nachteil dieser Art ist allerdings dass man dem Wasser ein Frostschutzmittel beimischen muss, da die Gefahr des einfrierens im Aussenluft-Register besteht. Der Wirkungsgrad ist hierbei nicht so hoch wie bei anderen Arten der Wärmerückgewinnung, da ja 2 mal eine Wäremübertragung jeweils von der Luft zum Wasser und dann vom Wasser zu Luft erfolgen muss.
Es rotierender Wärmetauscherist daher sinnvoll die Wärme direkt zwischen den beiden Luftströmen auszutauschen. Kreuzstrom-WärmetauscherMit einem "Kreuzstrom-Wärmetauscher" ist dies direkt realisierbar. Der Name Kreuzstromwärmetauscher kommt daher, da die beiden Luftströme hier über Kreuz aneinander vorbei geführt werden. Die beiden Luftstöme sind hier nur durch Wände getrennt, die eine gute Wärmeleitfähigkeit haben. Dadurch ist ein guter Wärmeübergang gewährleistet. Je nach Bauform erreicht man auf diese Weise eine guten Wirkungsgrad. Es ist natürlich offensichtlich, dass bei dieser Methode die beiden Luftkanäle ZL und FL sowie AL und FL direkt beieinander liegen müssen. Diese Kreuzstrom-Wärmetauscher sind besonders robust, da sie keinerlei beweglichen Teile haben und dadurch keinen Verschschleis.
Eine weitere Bauform einer Wärmerückgewinnung ist ein rotierender Wärmetauscher. Hier wird ein Luftdurchlässiger Körper durch Drehbewegung zwischen der Aussenluft und der Fortluft, bzw der Rückluft und der Zuluft bewegt. Wärend ein Teil des Wärmetauschers von der Rückluft durchströmt wird, wird dieser erwärmt. diese wärme kann er dann wenn er sich mit diesem Teil in der Aussenluft befindet wieder an die zuluft abgeben. Wiese wäremrückgewinnung ist ebenfalls sehr wirkungsvoll, da die Wärmeübergabe direkt erfolgt. Natürlich müssen auch hierbei die Luftkanäle direkt beieinander liegen.
Der Wärmetauscher mit einem Wasserkreislauf und der Rotierende Wärmetauscher können in ihrem wirkungsgrad beeinflusst werden, wenn man die Umwälzgeschwondigleit des Wasserkreislaufes, bzw die Drehgeschwindigkeit des Rotaris entsprechend verändert. Beim Kreuzstrom-Wärmetauscher ist die weniger möglich, da hier die Vehältnisse konstant sind. Rotierende Wärmetauscher werden hauptsächlich in der Industrie und bei großen anlagen eingesetzt, da hier auch ein Wartungsaufwand erforderlich ist und deine gute Dichtung am Übergang zwischen den beiden Luftkanälen erforderlich ist. Generell sollte zumindest in der Aussenluft ein Luftfilter eingesetzt sein, der eine Verschmutzung verhindert.  

Luft-Aufbereitung Temperatur

Die Luftaufbereitung ist eigentlich der entscheidende Faktor für eine Lüftungsanlage. Durch sie wird die Zuluft in einen Zustand versetzt, um den zu belüftenden Raum zu beeinflussen. Die einfachste Art der Luftbehandlung ist die Erwärmung der Zuluft, um den Raum entsprechend zu erwärmen, oder zumindest die Temperatur auf dem Niveau zu halten. Mit einer reinen Umluft-Anlage, geht das natürlich am einfachsten, indem man die Luft mit einem Heizregister (Wärmetauscher) erwärmt und dem Raum wieder zuführt. In der Regel will man aber den Raum auch mit Frischluft versorgen. Hierzu muss man aber eine Anlage verwenden bei dem sich zumindest ein Teil der Zuluft (ZL) dann Aussenluft ist. Wenn aber Aussenluft (AL) zugefürt wird, muss der gleiche Anteil aus der Rückluft (RL) als Fortluft nach Aussen geleitet werden, um den Lufthaushalt ausgeglichen zu halten. Die warme Luft aus der Rückluft, die dann nach aussen geht würde dann aber viel Wärme ungenutzt nach aussen bringen, was eine Energieverschwendung darstellt. Es macht daher also Sinn, die Wärme, die sich in der Rückluft befindet wieder der Zuluft zuzuführen.
Schema Lüfungsanlage allgemeinDies kann man durch verschiedene Arten der Wärme-Rückgewinnung (WRG)machen. Das ganze funktioniert sogar im Umkehrfall, also im Sommer, wenn der Raum kälter ist als die Aussenluft. Hier kann man mit der selben Anlage auch eine Kälte-Rückgewinnung erreichen, wenngleich der Wirkungsgrad hier deutlich geringer ist, als im Heizungs-Fall. Der Grund ist der geringere Temperaturunterschied zwischen Rückluft und Aussenluft im Sommer. Die Wärme-Rückgerwinnung reicht natürlich in der Regel nicht aus um die Zuluft entsprechend aufzubereiten, wie man es für den Raum benötigt. Daher werden im Zuluft-Kanal noch weitere Luftaufbereitungs Geräte eingesetzt. In hier dargestellen Fall, befinden sich noch weitere Luftaufbereitungs-Komponenten im Zuluft-Kanal. Unmittelbar nach der Aussenluftklappe ist ein Luft-Filter im Kanal eingebaut. Dieser soll Schmutz, Staub und je nach Ausführungsart evtl. auch Allergie Stoffe zurückhalten. Grobe Sachen, wie Insekten, Vögel oder Blätter werden normalerweise von einem Einlass-Gitter, noch vor der AL-Klappe zurückgehalten, das hier nicht dargestellt ist.
Nach dem Zuluft-Ventilator ist hier ein Heiz-Register eingebaut, das für die weitere Temperierung der Zuluft sorgt, die nicht von der Wärmerückgewinnung abgedeckt werden kann. Dieses Heizregister ist eigentlich ein Wärmetauscher, der mit warmem Wasser aus einer Wärmequelle versorgt wird. Wenn das Wasser in Heizregister keinen Frostschutz beinhaltet, muss natürlich sichergestellt werden, dass entweder die Wärmerückgewinnung oder dass Heizregister selbst genügend Energie verfügbar hat, dami das Heizregister nicht einfrieren kann (Frostschutz-Funktion).
Wenn mit der Lüftungsanlage nicht nur erwärmt, sondern z.B. im Sommer gekühlt werden soll, ist natürlich auch ein Kühl-Register erforderlich. Auch dieses ist wieder ein Wärmetauscher, nur dass dieses mit kaltem Wasser versorgt wird, oder einer anderen Kälte-Quelle, wie z.B. direkt aus einer Wärmepumpe.
Wenn die Luftaufbereitung nicht nur eine Erwärmung oder Kühlung beinhaltet, sonder auch eine gezielte Feuchte-Behandung, spricht man auch von einer Klima-Anlage.