Gekoppelte Kälte- und Wärme - Huber Energietechnik AG

Gekoppelte Kälte- und Wärmeerzeugung mit Erdwärmesonden 9. Anhang
Die Wirkungsgrade von Temperatur und Enthalpie
dienen der vergleichenden Bewertung im entsprechenden
Auslegungsfall und zur Berechnung der
Wirtschaftlichkeit. Mit der Elektro-Thermo-Verstärkung
wird der Einsatz der Elektrizität in der
WRG/AWN-Anlage beurteilt.
Die Wirkungsgrade sind immer auf den wärmeaufnehmenden
Massenstrom, also auf die Zuluft,
zu beziehen. Für den Temperaturwirkungsgrad ergibt
sich:
η υ
υ Zuluft −υ
Aussenluft
2 =
Gl. 9.1
υ −υ
Abluft
Aussenluft
Für den Enthalpiewirkungsgrad ergibt sich:
h
=
− h
Zuluft Aussenluft
η h2
Gl. 9.2
hAbluft
− hAussenluft
Verfahren zur Wärmerückgewinnung
Wärmerückgewinnung und Abwärmenutzung bedienen
sich prinzipiell der gleichen Komponenten.
Liegt die Temperatur der Wärmequelle über der
Temperatur des Verbrauchers, so werden Wärmeübertrager
oder Wärmeübertragersysteme eingesetzt.
Liegen die Temperaturverhältnisse umgekehrt,
so kommen Wärmepumpen zum Einsatz.
Die Wärmeübertrager werden von Wärmeträgern
(gasförmig oder flüssig) durchströmt. Dabei sind
die physikalischen Vorgänge "Wärmeübertragung
durch Leitung" und "Wärmeübertragung durch
Konvektion" beteiligt. Treten Phasenänderungen
auf, so wird latente Wärme frei bzw. sensible
Wärme gebunden. Der Wärmetausch kann direkt
(Rekuperator) oder durch Zwischenspeicherung in
einem Medium erfolgen (Regenerator).
Beim Wärmeaustausch können drei Stromführungen
unterschieden werden:
• Gleichstrom
• Gegenstrom
• Kreuzstrom
Für den Gleichstrom gilt immer, dass die Austrittstemperatur
des warmen Mediums höher ist als die
Austrittstemperatur des kalten Mediums. Bei Gegenstrombedingungen
kann unter günstigen Bedingungen
erreicht werden, dass die Austrittstemperatur
des kalten Mediums höher als die Austrittstemperatur
des warmen Mediums ist. Der
Wärmerückgewinn besteht aus dem Verhältnis
von ausgetauschter Wärme zur Differenz der
Wärmeströme vor dem Wärmeübertrager (Ravel,
1993b).
Bild 9.9 zeigt schematisch einen Rekuperator in
Form eines Plattenwärmeübertragers.
Bild 9.9: Schema Plattenwärmeübertrager mit einem
Zulufttemperatur-Wirkungsgrad von 85 %.
Bei dieser Funktionsweise kreuzen sich die Luftströme
und geben auf diese Weise Wärme ab,
resp. nehmen Wärme auf: Warme und kalte Luftströme,
getrennt durch Metallplatten, werden fein
gefächert aneinander vorbeigeführt. Eine Übertragung
von Verunreinigungen, Gerüchen, Bakterien
und Feuchtigkeit findet in der Regel nicht
statt, ist aber bei extremen Druckverhältnissen
oder schadhaften Wärmeübertragern möglich. Die
Leistungsregelung erfolgt über Massenstromänderungen
mittels Bypass und entsprechender
Regelklappe.
Durch den Kreuzstrom ist die Vereisungsgefahr
relativ hoch. Die Steuerung des Luftstromes mit
einer Bypassklappe ist daher notwendig. Der
Temperaturwirkungsgrad liegt zwischen 0.5 bis
0.85. Bei einem Plattenwärmeübertrager wird
keine Hilfsenergie benötigt. Bild 9.10 zeigt einen
Plattenwärmeübertrager.
Bild 9.10: Plattenwärmeübertrager (Foto: Maico
Ventilatoren).
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