Wärmerückgewinnung (WRG) ist ein Sammelbegriff für Verfahren zur Wiedernutzbarmachung der thermischen Energie eines den Prozess verlassenden Massenstromes. Im einfachsten Fall, bei relativ kontinuierlicher Wärmeabgabe und -aufnahme, reicht ein Wärmeübertrager, sonst ist zusätzlich noch ein Wärmespeicher notwendig, beispielsweise ein Regenerator als Kurzzeit-Wärmespeicher.
Ziel der Wärmerückgewinnung ist die Minimierung des Primärenergiebedarfs. Neben energiewirtschaftlichen Bedürfnissen werden ökologische Forderungen erfüllt.
Übersicht Bearbeiten
Das Verfahren der Wärmerückgewinnung lässt sich bei Gasen, Flüssigkeiten oder festen Stoffen für Wärme- oder Kälteprozesse einsetzen. Wärmerückgewinnungssysteme lassen sich nach ihrem Wärmeübertrager einteilen in:
- Rekuperative Systeme
- Regenerative Systeme
- Regeneratoren
- Wärmepumpen
| WRG – System | mit Wärmeübertrager | Rück- wärmzahl | Rück- feuchtzahl | Übertragungsverhalten bei | |||||
| Gerüche | Keime | Staub | Öl & Fett | Gase | Betriebs- störung | ||||
| Rekuperative Systeme | |||||||||
| Plattenwärmeübertrager | 0,4–0,8 (*) | 0,0 | o | o | o | o | - | -- | |
| Plattenwärmeübertrager (feuchtedurchlässige Folien) | 0,4–0,8 (*) | 0–0,8 | o | - | o | -- | -- | -- | |
| Rohrbündelwärmeübertrager | 0,3–0,5 (*) | 0,0 | o | o | o | o | - | -- | |
| Regenerative Systeme | |||||||||
| Kompakt-Wärmeübertrager | 0,3–0,5 | 0,0 | + | + | + | + | + | + |
| Gegenstrom-Schichtwärmetauscher | 0,7–0,8 | 0,0 | + | + | + | + | + | + | |
| Schwerkraftwärmerohr (Thermosiphon) | 0,2–0,4 (*) | 0,0 | o | o | o | o | o | o | |
| Kapillarwärmerohr | 0,5–0,8 (*) | 0,0 | o | o | + | o | o | o | |
| Regeneratoren | |||||||||
| Rotor mit Sorption | 0,7–0,8 (*) | 0,6–0,7 | o | - | o | o | -- | -- | |
| Rotor ohne Sorption | 0,7–0,8 (*) | 0,1–0,2 | o | - | o | o | -- | -- | |
| Kapillargebläse | 0,2–0,4 (*) | 0,2–0,4 | -- | -- | -- | -- | -- | -- |
| Umschaltspeicher | 0,6–0,9 (*) | 0,5–0,7 | -- | -- | -- | -- | -- | -- | |
| Wärmepumpen | |||||||||
| Kompressor-Wärmepumpe | ./. | 0,0 | + | + | + | + | + | + | |
| Adsorptions-Wärmepumpe | ./. | 0,0 | + | + | + | + | + | + | |
| (--) ungeeignet, (-) weniger geeignet, (o) nur mit Hilfs- und Sonderkonstruktion geeignet, (+) geeignet (*) Leckage und/oder Mitrotation enthalten, (./.) fehlender Bezugsmaßstab |
Rückwärm- und Rückfeuchtzahl Bearbeiten
Die Rückwärmzahl gibt das Verhältnis der übertragenen Temperatur zu dem Temperaturunterschied der Eintrittsmedien an und ist identisch mit dem Temperaturaustauschgrad, -wirkungsgrad bzw. -änderungsgrad. Die Rückwärmzahl lässt sich auf die Warm- und Kaltseite beziehen. Bei gleichem Wärmekapazitätenstrom sind im sensiblen Fall die Werte beider Rückwärmzahlen gleich. Die Wärmerückgewinnung im obigen Bild ergibt so zum Beispiel eine beidseitige Rückwärmzahl von (19 °C − 0 °C) / (24 °C − 0 °C) = (24 °C − 5 °C) / (24 °C − 0 °C) = 0,8 bzw. 80 %. Analog gibt die Rückfeuchtzahl die übertragene absolute Feuchte zu der maximal übertragbaren absoluten Feuchte an.
Vorteile einer Wärmerückgewinnung Bearbeiten
- Verringerung der Anschlussleistungen [kW] für Heiz- und Kälteenergie
- Verringerung des Energieverbrauchs [kWh] für Heizung und Kühlung
- Verkleinerung oder Entfall von Heizkessel, Kältemaschine, Rückkühlwerk, Verrohrung, Technikzentrale, Schornstein, …
- Verringerung der Investitions- und Betriebskosten in anderen Gewerken (z. B. Heizung, Kühlung)
- Verringerung der Schadstoffemissionen
- Verringerung der Temperaturdifferenz (Entfall oder Verminderung des Nacherwärmers für komfortable Zulufttemp.)
Anwendungen der Wärmerückgewinnung Bearbeiten
Die Nutzung der Abgase von Dampfkesseln („Economiser“) und Kraftwerken (Kraft-Wärme-Kopplung) wird im Allgemeinen nicht als Wärmerückgewinnung bezeichnet.
Literatur Bearbeiten
- VDI-Gesellschaft Technische Gebäudeausrüstung: VDI-Richtlinie VDI 2071, Wärmerückgewinnung in Raumlufttechnischen Anlagen, Beuth-Verlag, 1997
Weblinks Bearbeiten
- Wärmerückgewinnung und Abwärmenutzung, Bundesamt für Konjunkturfragen (Schweiz) PDF-Datei
Einzelnachweise Bearbeiten
- Ferdinand Kohn: Über die Darstellung von Eisenmanganlegierungen und deren Anwendung zur Stahlfabrication. In: Emil Maximilian Dingler (Hrsg.): Polytechnisches Journal. Band 200, Viertes Heft. J. W. Cotta’sche Buchhandlung, 1871, S. 280 (books.google.de).