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Wirkungsgrad Wärmetauscher KWL

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  •  dandjo
  •   Gold-Award
3.12.2010 - 2.3.2011
23 Antworten 23
23
Hallo Leute,
für alle die es interessiert, hier eine Formel zur Berechnung des realen Wirkungsgrades der KWL KWL [Kontrollierte Wohnraumlüftung].
LG
dandjo

Wirkungsgrad = (Zulufttemperatur - Frischlufttemperatur) / (Ablufttemperatur - Frischlufttemperatur) * 100

Beispiel:

Wirkungsgrad = (16°C - -2°C) / (22°C - -2°C) * 100 = 75%

  •  Benji
  •   Gold-Award
4.12.2010  (#1)
Wärmerückgewinnungsgrad - Die Formel stimmt so. Die eigentliche Definition wäre "tatsächliche Rückgewinnung" bezogen auf "mögliche Rückgewinnung".

Abkürzungen:
ZUL = Zuluft, das was ich ins Haus einblase
ABL = Abluft, das was ich im Haus absauge (mehr oder weniger die Raumtemperatur im Haus)
AUL = Außenluft, das was ich draußen ansauge (also Außentemperatur)
FOL = Fortluft, das was ich draußen wieder wegblase

die theoretisch mögliche WRG wäre ABL minus AUL , d.h. ich entziehe der abgesaugten Luft die gesamte mögliche Wärme

Die tatsächliche WRG wäre ZUL - AUL, also das was ich tatsächlich die Zuluft erwärme.

Damit ist die Formel (ZUL-AUL)/(ABL-AUL)

Und hier sieht man auch gleich das Problem dieser Betrachtung: Die FOL (Fortluft) geht in die Berechnung gar nicht ein. Deshalb spricht man auch von einer "zuluftseitigen Betrachtung"

Wo ist das Problem dabei? Ganz einfach: Schlechte Anlagen (schlechte Isolierung zum Aufstellungsort, schlechte Ventilatoren mit hohen elektrischen Verlusten die sich als Wärme äußern) beschönigen das Ergebnis.

Beispiel:

AUL = 0° (damits einfacher zum Rechnen wird)
ABL = 20° (Raumtemperatur)
ZUL = 16°
FOL = 4°

(ZUL-AUL)/(ABL-AUL) = (16-0)/(20-0) = 80%

Nun wird eine schlechte Isolierung verwendet, und ein Ventilator der mehr heizt als lüftet, dadurch wird die Zuluft nochmal um 2° mehr erwärmt: ZUL = 18° statt 16°

neuer WRG des schlechteren Geräts: (18-0)/(20-0) = 90%


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  •  dandjo
  •   Gold-Award
8.12.2010  (#2)
WRG - Hast du eine Formel parat, die die Fortluft mitberücksichtigt?

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  •  Benji
  •   Gold-Award
8.12.2010  (#3)
Fortluft - Nein, nicht wirklich. Googeln hilft. Was ich da gefunden hab war vom PH-Institut, und entsprechend akademisch.

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  •  stanze12
8.12.2010  (#4)
Fortluft - Kann man den WRG nicht auch so rechnen:

(ABL-FOL)/(ZUL-AUL)

d.h. ich stelle die aus der Abluft gezogene Energie der benötigten Energie gegenüber.
Hier als Beispiel mit meinen aktuell abgelesenen Werten:
ABL = 20,5°
FOL = 11°
ZUL = 19°
AUL = 6°

(20,5-11)/(19-6) = 73,08%

Mit Benji's Formel:

(19-6)/(20,5-6) = 89,66%

Welche Formel ist nun aussagekräfiger, richtiger?

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  •  dandjo
  •   Gold-Award
8.12.2010  (#5)
Wärmebereitstellung - Ich glaube mit der Formel

(ABL-FOL)/(ZUL-AUL)

errechnest du den Wirkungsgrad der Wärmebereitstellung. Ist für mich eigentlich logischer, da alle Temperaturen aller Luftströme mit in die Formel einfließen. Ich fand es ohnehin etwas merkwürdig die Außenluft mit der Abluft in Verbindung zu bringen (macht das überhaupt Sinn?).

Zitat Wärmebereitstellungsgrad:
"Gibt an, wieviel % der Energie ein Gerät der Abluft entziehen und der Zuluft zuführen kann, je höher desto besser"

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  •  dandjo
  •   Gold-Award
8.12.2010  (#6)
Prüfbericht - Hier ist ein Prüfbericht meines Gerätes, Temperaturen und Wirkungsgrade siehe Seite 27. Wie die auf die % Werte kommen verstehe ich nicht ganz.

http://www.ventiline.be/w/E-Folder/061_Rendement%20EN308%20EuroAir%20275.pdf

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  •  2moose
  •   Gold-Award
8.12.2010  (#7)
Was ich bei Deinem Prüfbericht noch weniger verstehe, ist - Tatsache, dass der Wirkungsgrad der Wärmerückgewinnung mit proportional mit dem Volumenstrom steigen soll. Dachte immer, der sinkt mit höheren Luftmengen aufgrund der kürzeren Verweildauer im Tauscher. Aber solche Leerlaufmessungen ohne Rohrsystem, externe Filter und EWT sind eh nur fürs Quartett zu gebrauchen.
Wenn ich die Enthalpiedifferenzen (ABL-FOL), (ZUL-AUL) ins Verhältnis setze und das Massenstromverhältnis dazunehm, komme ich bis auf 2% an die Berichtsergebnisse ran. Kann aber auch Zufall sein. Mit den Temperaturen allein bleibts jedenfalls eine grobe Näherung und 4 Enthalpiemesspunkte sind im EFH eher die Ausnahme emoji

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  •  in2
  •   Silber-Award
12.12.2010  (#8)
Wirkungsgrad eines Wärmetauschers ist immer 100% - Der Wirkungsgrad eines Wärmetauschers ist der Deffinition nach immer 100%.

Zur Bemerkung von 2moose: je größer der Durchsatz, desto turbolenter die Strömung und damit der Wärmeübergang (leider auch der Druckverlust). Daher ist das mit dem Wärmerückgewinn richtig.

Die Prozentberechnung des Wärmerückgewinnes ist schwierig, da eine reine Betrachtung über die Temperatur die unterschiedliche Luftfeuchtigkeit, die Kondensation und die Dichte der Luft vernachlässigt. Da aber die Messfehler der handelsüblichen Thermometer erheblich sind ist eure Formel für den Hausgebrauch OK.

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  •  Gast Karl
  •   Gold-Award
13.12.2010  (#9)
im Winter - Was man nicht vergessen sollte: Auch wenn der Prozentsatz der Wärmerückgewinnung bei hohem Volumenstrom minimal höher sein sollte, so ist der absolute Temperaturverlust des Hauses trotzdem größer.
Optimal wäre es, immer nur gerade soviel Luft auszutauschen, wie für ein gutes Raumklima nötig ist.

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  •  mlduke1975
  •   Silber-Award
13.12.2010  (#10)
Hallo!
Unser Haus hat ein Komplettvolumen (Wohnfläche) von 490m3. Wenn unserer Lüftungsanlage auf voller Stufe läuft schafft sie 350m3 pro Stunde Luftaustausch. Auf kleinster Stufe 50m3 pro Stunde.

Ich lasse die Anlage einfach auf der kleinsten Sufe den ganzen Tag rödeln und habe lt. meines Empfindens immer super Luft im Haus. (Nur wegen der Luftfeuchtigkeit muss ich mir noch was einfallen lassen, denn die ist extrem niedrig - 25%)

Am Tag wälze ich so 1200m3 um -> dh ich lüfte das Haus dreimal pro Tag komplett.

Stromverbrauch 24h * 6W -> 144Wh pro Tag -> 52kWh pro Jahr ergibt jährliche Kosten von ca. 11Euro. (Filterwechsel nicht berücksichtigt)

Hat von euch auch jemand änliche Erfahrung, denn von der Lüftungsfirma wurde mir erzählt nur ab Stufe 2 am Tag und Stufe 1 in der Nacht ist ein optimaler Luftaustausch gewährt. (225m3 bzw. 125m3)

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  •  Benji
  •   Gold-Award
13.12.2010  (#11)
@mlduke1975 - Mir kommt dein Luftvolumen deutlich zu gering vor. Bei 50m³/h und 490m³ Gesamtvolumen hast du eine Luftwechselrate von 0.1/h; als hygienischer Mindestluftwechsel gilt allgemein 0.3/h. Natürlich hängt das stark von der Nutzung ab, wenn den ganzen Tag keiner daheim ist sind die 0.1 natürlich ausreichend emoji

Zusammen mit deiner wirklich geringen Luftfeuchtigkeit (die auch wieder von der Nutzung abhängt, Kochen, Duschen, wieviele Personen atmen und schwitzen) könnte es natürlich auch an einer schlechten Luftdichtheit des Gebäudes liegen. Dann hast du einen so starken Falschluftwechsel (der an der Wärmerückgewinnung vorbeigeht) welcher wiederum die gute Luft und die niedrige Feuchtigkeit erklärt.



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  •  dandjo
  •   Gold-Award
13.12.2010  (#12)
@mlduke1975 - Mein Installateur hat mir die Anlage auch so eingestellt, dass am Tag (wo niemand zuhause ist) mehr Luft umgewälzt wird als über Nacht, ich verstehe aber nicht warum. Meiner Meinung nach sollte gerade in der Nacht mehr gelüftet werden, da man gerade während dieser Zeit sich am längsten in einem Raum aufhält. Momentan fahre ich auch auf der niedrigsten Stufe durchgängig und die Luftqualität ist 1A (entspricht einer Luftwechselrate von 0,3). Im Sommer stelle ich sie über Nacht auf 0,8 (Kühlfunktion).

Mit 50m³/h bei 490m³ Raumvolumen fährst du mit einer Luftwechselrate von 0,1. Das ist wirklich sehr am unteren Minimum, wenn nicht zu wenig. Da aber den ganzen Tag niemand im Haus ist, könnte man damit auskommen um die Luftqualität zu halten.

Die Luftfeuchtigkeit fällt bei uns eigentlich nie unter 30% (haben aber auch ein Gerät ohne Feuchterückgewinnung). 25% ist schon sehr wenig, vor allem bei einer Luftwechselrate von 0,1.

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  •  2moose
  •   Gold-Award
17.12.2010  (#13)
@in2 - Ich denke, bei einem Durchgang im Millimeterbereich kann man in keinem Betriebspunkt von laminarer Strömung sprechen - da gehts immer turbulent zu. Im TZL-Bulletin stellen sich die Messungen jedenfalls genau gegenteilig dar - je mehr Luftmenge, desto geringer die rückgewonnene prozentuale Wärme.
Welche Definition übrigens? Für mich ist der Wirkungsgrad immer das Verhältnis der Menge, die man reinsteckt zu der, die man rausbekommt. Wenn man nun feuchtwarme Abluft mit einem hohen Enthalpiewert reinsteckt und nur einen Teil davon in Form von erwärmter Zuluft wieder rausbekommt, ist der Wirkungsgrad kleiner 1 ... also unter 100%.


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  •  dandjo
  •   Gold-Award
19.12.2010  (#14)
Aktuelle Werte - Momentan liegt mein zuluftseitiger Wirkungsgrad bei 70% (-15°C Außenlufttemperatur). Haut mich jetzt nicht vom Hocker und man sieht auch, dass die Laborwerte zum kübeln sind.
Wie sieht das bei euch aus?

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  •  Kirchilino
  •   Bronze-Award
22.12.2010  (#15)
Genauigkeit der Temperaturfühler - Bei der Berechnung (ABL-FOL)/(ZUL-AUL) habe ich
viel größere Schwankungen (75% - 100% bei abgelesenen Werten an der KWL KWL [Kontrollierte Wohnraumlüftung]) da vermutlich die Fühler gar nicht so genau anzeigen.
Immerhin geht es oft nur um 0,1 Grad.

Ist das bei euch auch so?

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  •  dandjo
  •   Gold-Award
22.12.2010  (#16)
@Kirchilino - Die Fühlertemperaturen kann man bei meinem Gerät zumindest vergessen. Bin zur Erkenntnis gekommen, dass die Temperaturen teils stark abweichen. So messe ich direkt bei den Auslässen 19,4°C Zulufttemperatur, der Fühler im Gerät zeigt 15°C an. Da das Rohr bis zum ersten Auslass hauptsächlich nur im kalten Keller entlang liegt, kann sich die Luft auch nicht am Weg erwärmen, also misst der Fühler im Gerät einfach nur Mist. Jetzt sieht auch der Wirkungsgrad in Ordnung aus. 85% sind schon eher passend als 70%.

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  •  mike2000
12.2.2011  (#17)
Messwerte sind genau genug - Meiner Ansicht nach sind die Messwerte genau genug. Mehr als 0.2 Grad Unterschied hatte ich noch nie bei elektronischen Thermometern. Auch Geräte im 10-20-EUR-Bereich sind erstaunlich genau.

@dandjo: Auch bei uns tritt der Effekt auf, dass die Temperatur am Auslass deutlich höher ist, als am Gerät. Wenn ich aber mit dem identischen (!) Thermometer messe, stimmt der Gerätemesswert genau überein. Das heisst, der Wirkungsgrad ist schlecht, die Energie zur Aufwärmung der Luft kommt ganz einfach aus dem Haus.



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  •  dandjo
  •   Gold-Award
12.2.2011  (#18)
@mike2000 - Die Wärme kommt bei uns mit Sicherheit nicht aus dem Haus. Die Zuluft kann sich nicht in 2m Steigleitung bis zum gemessenen Ventil neben einem kühlen Kamin um fast 5°C erwärmen. Der Keller hat im Winter 14°C, da verliert die Zuluftleitung quer durch den Keller entlang der Decke eher an Wärme als dass sie welche gewinnt.

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  •  JAB
  •   Silber-Award
23.2.2011  (#19)
bitte um hilfe! - Wir haben hier bei unserer Wernig G90-550 Anlage gerade folgende Werte:

Außenluft: 0°
Zuluft: 8°
Abluft: 18,5°
Fortluft: 5,5°

Anhand der beiden genannten Formeln würden sich damit folgende Wirkungsgrade ergeben:

(ZUL-AUL)/(ABL-AUL)= 43,24%
(ABL-FOL)/(ZUL-AUL)= 162,5%

Was hat es damit auf sich?

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  •  gdfde
  •   Gold-Award
23.2.2011  (#20)
Anscheinend funktioniert dein Wärmetauscher nicht korrekt oder gut.
8 Grad Zuluft selbst bei 0 Grad Aussentemperatur ist alles andere als gut, da kühlst du dir das Haus runter (du hast ja auch bei 8 Grad Aussentemperatur die Fenster permanent offen).

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  •  in2
  •   Silber-Award
24.2.2011  (#21)
Das kann schon stimmen! - Das Problem mit den "Faustformeln" ist halt die große Ungenauigkeit.

Die beschriebene Formel berücksichtigt nicht die Entalpie der Luft, nicht die unterschiedliche Luftfeuchtigkeit und Dichte von Zuluft und Fortluft und auch nicht die unterschiedliche Luftmenge. Man geht von gleichen Bedingungen auf der Zuluftseite und der Fortluftseite aus.

Ich hoffe, daß du die 4 Temperaturen mit immer dem selben Thermometer gemessen hast und nicht 4 verschiedene Thermometer verwerdetest.

Bitte berücksichtige, daß die Zuluft der größere Volumenstrom zu sein scheint. Die Fortluft ist wahrscheinlich reduziert um die Luftmenge die in der Küche, dem Bad, dem WC oder der Heizanlage über eigene Ventilatoren nach außen gefördert wird. Da das Haus relativ dicht ist, verringert sich daher der verbleibende Luftstrom der Abluftanlage.

Die Situation kann auch durch öffnen von Fenstern und Türen verändert werden.

Grundsätzlich gilt für jeden Wärmetauscher: Die Wärmemengendifferenz in der Zuluft muß gleich der Wärmemengendifferenz in der Fortluft sein (Thermodynamisches Grundgesetz - Erhaltung der Energie).

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