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Abluftwärme
Übersicht
>> Abluftwärmenutzung in konventionellen Lüftungssystemen und industriellen Prozessen
>> Kompaktwärmepumpe in einem zentralen Lüftungssystem
>> Kleinwärmepumpe in einem dezentralen Lüftungssystem
>> Abluftwärme aus Kältemaschinen
>> Abluftwärme aus Kompressoranlagen
>> Neueste Beiträge und Fragen zum Thema
Abluftwärmenutzung in konventionellen Lüftungssystemen und industriellen Prozessen
Neben dem Einsatz eines klassischen Wärmetauschers wie zum Beispiel eines Kreuzwärmetauschers zur Wärmerückgewinnung lässt sich die zurück gewonnene Energie auch durch eine Wärmepumpe nutzen. Grundsätzlich kann dabei zwischen dem Einsatz einer Kompaktwärmepumpe in einem zentralen Lüftungssystem und einer Kleinwärmepumpe in einem dezentralen Lüftungssystem zur Wärmerückgewinnung der Abluft unterschieden werden.
Aber auch in vielen industriellen Prozessen entsteht Abluftwärme, die bisher nicht zurück gewonnen wird. Beispielhaft werden hier der Organic-Rankine-Cycle, Kältemaschinen und Kompressoranlagen beschrieben. Mit wachem Auge lassen sich aber bei einem Rundgang durch den Betrieb viele weitere Energiequellen erkennen und schon mit geringem Aufwand erschließen. Wir helfen Ihnen gerne dabei!
Kompaktwärmepumpe in einem zentralen Lüftungssystem
Eine Wärmepumpe, die einen monovalenten Heizbetrieb gewährleisten soll, muss neben der Abluft noch eine weitere Umweltenergiequelle erschließen. Hier bieten sich oftmals die Außenluft und die Erdwärme an, die dann neben der Abluft einen Großteil der Primärenergie beisteuern. Eine besonders nutzbringende Form der Wärmepumpenintegration ist zum Beispiel die Rückgewinnung der Abluft, um die Sole einer Sole/Wasser-Wärmepumpe vorzuwärmen. Damit kann die Effizienz der Erdwärmepumpe gesteigert werden. Der möglichen Vielfalt an Kombinationsmöglichkeiten sind jedoch auch Grenzen gesetzt, da die Integration verschiedener Umweltenergien eine über die reine Erschließung dieser Energiequellen hinausgehende Regelung bedarf, um diese wirklich sinnvoll zu integrieren. So ist insbesondere die Ausnutzung von häufig jahres- und tageszeitabhängig variierenden Temperaturvorteilen nur durch geeignete Speichermassen möglich, um die gespeicherte Wärme zu einem späteren Zeitpunkt bedarfsgerecht bereitzustellen.
Kleinwärmepumpe in einem dezentralen Lüftungssystem
Grundsätzlich ist hier die Warmwasserwärmepumpe im Sinne einer Luftwärmepumpe einsetzbar. Die sinnvolle Intergration bedingt ein über dem Durchschnitt liegendes Lufttemperaturniveau, welches sonst ungenutzt bleiben würde. Daher sind Warmwasser – Wärmepumpen eine gute Lösung zur Brauchwasserbereitung in Heizungskellern, die durch den Betrieb einer Öl- oder Gasheizung erwärmt sind. Eine Warmwasser – Wärmepumpe in Kombination mit einer Heizungswärmepumpe ist neben des geringeren Energiegehalts der Luft, da kein Verbrennungsvorgang für die Aufheizung der Raumluft sorgt, auch aus wirtschaftlichen Gründen eher abzulehnen. Neben des energetischen Effekts bleibt anzumerken, dass Warmwasser - Wärmepumpen im Sommer die Umgebungsluft des Aufstellungsraumes kühlen und in feuchten Kellern für trockene Luft sorgen.
Organic-Rankine-Cycle
In industriellen Prozessen mit sehr hohen Abluftwärmetemperaturen bieten sich klassische Dampfturbinen an, die üblicherweise im Temperaturbereich von etwa 300°C funktionieren. Für darunterliegende Temperaturbereiche bis knapp über 100°C ist mittlerweile der Organic Rankine Cycle ein Kraftwerksprozess, der basierend auf einem leicht siedenden, organischen Arbeitsmedium, eine wirtschaftliche Verstromung der Abwärme möglich macht. Zudem sinkt die Ablufttemperatur und damit die notwendige Größe und auch Investition in eine eventuell einzurichtenden Rauchgasreinigungsanlage. Die restliche im Arbeitsmedium enthaltene Wärme kann dann zur Fern- oder Nahwärmeauskopplung dienen oder wird über Rückkühlwerke an die Umgebung abgegeben. Für den Einsatz des ORC-Prozesses sind zum Beispiel Industrieunternehmen wie Glashütten, Ziegel-, Kalk- und Zement-Brennereien oder auch Eisenhütten sehr gut geeignet.
Abluftwärme aus Kältemaschinen
Auch vergleichsweise niedertemperierte Abwärme lässt sich oft mit geringem Aufwand zur Gebäudebeheizung nutzbar machen und kann so zusätzliche Kesselanlagen unterstützen und Brennstoffverbrauch oder auch die Anlagengröße selbst reduzieren. Dieses ist zum Beispiel durch die Nutzung der Abwärme von Kälteanlagen möglich. Um die Wärme vollständig zu nutzen und somit eine optimale Wirtschaftlichkeit zu erreichen, sollte der zu ladende Warmwasserspeicher in die zentrale Warmwasserversorgung eingebunden werden. Dieser kann in Kaskade mit einem weiteren Warmwasserspeicher geschaltet werden. Die Wärmerückgewinnung speist dann in den ersten Speicher ein und wärmt so Kaltwasser vor, das aufgrund seiner niedrigen Temperatur eine gute Wärmeübertragung gewährleistet. Ein zweiter Speicher stellt dann die bedarfsgerechte Versorgung mit Warmwasser sicher, indem ein Heizkessel oder ein BHKW situativ nachheizt. Auf Grund langer Laufzeiten der Kältemaschinen ist die Rückgewinnung großer Wärmemengen möglich, aus der sich eine Amortisationszeit von häufig unter fünf Jahren ergibt.
Abluftwärme aus Kompressoranlagen
Bei der Drucklufterzeugung verbleibt physikalisch bedingt nur ein sehr geringer Teil der aufgewendeten Energie in der Druckluft. Der Großteil der elektrischen Leistung eines Kompressors wird in Wärme umgesetzt, die bei einem voll gekapselten Schraubenkompressor zu über 90% der zugeführten elektrischen Leistung als Wärme zurück gewonnen werden kann. Als Übertragungsmedium kann Luft oder Wasser dienen. Mit dieser Wärme können zum Beispiel in der Nähe gelegene Räume geheizt, Brauchwasser erwärmt oder betriebsinterne Prozesse unterstützt werden, die Wärme im gegebenen Temperaturbereich benötigen. Natürlich ist hier auch die Speisung von Wärmepumpen sinnvoll, um das Temperaturniveau hoch zu „pumpen“ und somit weiteren Verwendungsmöglichkeiten zukommen zu lassen. Bei luftgekühlten Kompressoren wird die erwärmte Kühlluft über möglichst kurze Luftkanäle zur Luftwärmepumpe transportiert. Bei wassergekühlten Kompressoren kann durch Einbau eines Wärmetauschers in den Fluidkreislauf oder eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe die Abwärme ebenfalls zu Heizzwecken oder Unterstützung von Industrieprozessen verwandt werden.
Hier finden Sie weitere Informationen zu Luftwärmepumpe
>> Weitere Formen der Luftwärmenutzung
>> Kontrollierte Lüftung und Wärmepumpen
Neueste Beiträge und Fragen zum Thema
SgDuH, wir sind ein kleines Steuerbüro mit 2 kleinen Servern die ziemlich Wärme produzieren. Kann diese Wärme zu Heizwäre umgewandelt werden und was würde das kosten? Wir haben schon Pufferspeicher und Fussbodenheizung. Rechnet sich das?
Um Ihre Frage zu beantworten: Welche sinnvolle Möglichkeit könnten Ihre Server bieten, um die Wärme abzunehmen? Sind diese Geräte wassergekühlt? Prinzipiell KÖNNTE man sie über Wärmetauscher an den Heizkreis anschliessen, aber dabei sind mind. 2 Dinge streng zu beachten:
- (a) Die Server müssen 100% verlässlich zu 100% des Jahres, also über 8.760 Stunden gekühlt werden. Wir würden das Risiko hierfür nicht übernehmen, dass durch den eventuellen Ausfall einer Umwälzpumpe Ihre Server nicht gekühlt werden würden und damit zerstört werden könnten.
- (b) Die Server müssen ausreichend gekühlt werden, die Speichertemperaturen dürfen also eigentlich nicht über Raumtemperatur liegen. Hier gibt es ein bisschen Reserven, das Kühlwasser kann auch mit etwas höheren Temperaturen betrieben werden. Dennoch würde ich hier abraten. Moderne Prozessoren, Festplatten und Netzteile produzieren durchaus mal am thermischen Limit und brauchen ihre Kühlung durch max. Raumtemperatur. Die Fußbodenheizung ist prinzipbedingt wärmer als die Raumtemperatur (in der kalten Jahreszeit).
Die einfachste und sicherste Lösung dürfte sein, die Server in einem eigenen Raum mit Anschluss an eine kontrollierte Lüftung zu stellen, wobei der Raum groß genug bemessen sein sollte, um auch bei Ausfall der Lüftungsanlage die Funktionsfähigkeit der Server über passive Wärmeaufnahme zu sichern. Auf diese Weise würde die Abluft der Server in den Rückstrom der Lüftungsanlage einfliessen, und dort über den üblicherweise eingebauten Kreuzstromwärmetauscher die in das Gebäude einströmende Frischluft vorwärmen. Ein Anschluss über einen Luft-Wasser-Wärmetauscher ist recht ineffektiv und bei normalem technischen Aufwand bestenfalls als "Hobbylösung" zu betrachten.
Fazit: Der Aufwand wird recht groß, oder es gibt bauartbedingte Möglichkeiten, die sich in Ihrer Mail noch nicht offenbarten. Ich würde auf Grundlage der vorhandenen Daten aufgrund der für Server notwendigen Laufsicherheit abraten. Wir würden das Risiko, Ihre Daten sicher zu schützen, indem die Server zu 100% verlässlich gekühlt werden, nicht übernehmen.
Sehr geehrte Damen und Herren, wir haben Folgendes Problem: Unsere Wechselrichter sind relativ früh 5+6 Jahre defekt gegangen. Da der Raum im Sommer relativ warm ist unter dem Dach wo die WR installiert wurden, suchen wir eine wirtschaftliche Lösung. Da dachten wir an eine Luftwasserwärmepumpe. Kühlen des Raums auf ca 12-15° und das Warmwasser in den Pufferspeicher im Keller speichern. Können eventuell mit der kühlen Luft noch die Module gekühlt werden? Was können sie anbieten?
Eine Luftwärmepumpe kann natürlich so genutzt werden. Man müsste sich hierbei speziell mit der benötigten Anlagengröße beschäftigen, um einen Kühleffekt zu erzielen und in gleichem Masse, das so erzeugte Warmwasser auch zu nutzen. Es müsste also geprüft werden, ob der Bedarf an Brauchwasser gerade im Sommer so hoch ist, damit die Luftwärmepumpe nicht umsonst arbeitet. Dann nämlich wäre vielleicht eine anderweitige Kühlung oder Lüftung sinnvoller. Zudem wäre es natürlich auch entscheidend, ob sich eine Luftwärmepumpe bei Ihnen „unterm Dach“ installieren ließe oder ob Luftschächte zu einem anderen Aufstellungsort verlegt werden müssten.
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