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Effizienter, kompakter und luftfördernder Wärmeübertrager

BMWi Euronorm Innokom

05/2016 – 10/2018

Dr.-Ing. Karsten Hackeschmidt

+49-351-4081-657

Neue Wege zur Behaglichkeit

Projektbeschreibung

Die weitere Effizienzsteigerung von Lüftungssystemen im öffentlichen und privaten Bereich ist aktueller denn je. Der Begriff „Effizienz“ summiert dabei Anforderungen wie maximale Wärmerückgewinnung, minimaler Verbrauch an Primärenergie, minimale Geräuschentwicklung und maximale Nachhaltigkeit. Im Rahmen dieser Anforderungen werden Weiterentwicklungen für solche Systeme definiert. So sollen Ventilatoren leiser und leistungsfähiger werden, Wärmeübertrager noch höhere Wärmerückgewinnungsgrade erzielen, die Abmessungen kompakter werden und immer strengere Nachhaltigkeitskriterien (Energieverbrauch, nachwachsende Materialien) erfüllt werden. In diesem Spannungsfeld einer Entwicklung wird ein neuartiges Lüftungskonzept entwickelt und erprobt.

Zielstellung

Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung einer kombinierten Komponente zur Luftförderung und Wärmeübertragung in Lüftungsgeräten. Mit diesem Ansatz ist es möglich in einem kompakten Bauraum die zwei wichtigsten Komponenten eines Lüftungsgerätes zu integrieren und damit dringend benötigten Platz zu gewinnen. Dieser Lösungsansatz beinhaltet die Entwicklung eines neuartigen zweiflutigen Axiallaufrades und eines effizienten mitrotierenden Wärmeübertragersystems, das z.B. aus Wärmerohren besteht. Zusätzlich wird der Raumgewinn durch eine Intensivierung des Wärmeübergangskoeffizienten im Wärmeübertrager dank der höheren Relativgeschwindigkeit zwischen Wärmeübertrager und Fluid erreicht. So kann auf diese Weise im Vergleich zum leistungsäquivalenten Kreuzgegenstrom-Wärmeübertrager die volumetrische Leistung des Wärmeübertragers von ca. 11 kW/m³ auf 21 kW/m³ gesteigert werden.

Technische Lösung

Für diese kompakte Lüftereinheit werden folgende Komponenten neu entwickelt:

  • ein mitrotierendes Wärmeübertragerregister (z.B. mittels Wärmerohren),
  • neuartige zweiflutige Axiallaufradgitter,
  • ein leises Antriebs- und Lagersystem mit nur einem Motor,
  • strömungstechnisch optimierte und gegebenenfalls mitrotierende Fluidtrenn- und Fluidvereinigungselemente sowie
  • die komplette Sensorik für die Regelung und Steuerung

Mit diesen neuen zu entwickelnden Komponenten soll ein Demonstrator modular aufgebaut und dessen Leistungsparameter experimentell bestimmt sowie optimiert werden können. Ziel ist ein Funktionsmuster als Basis für die Weiterentwicklung bis zu einem Serienprodukt.

Einsatzbereiche

Diese kompakte Lüftungskomponente soll für zentrale Lüftungssysteme als Teilkomponente und für die dezentrale Lüftung als eigenständiges Gerät in privat und öffentlich genutzten Gebäuden bzw. Räumen eingesetzt werden können. Ein weiteres Anwendungspotential besteht in thermisch hoch belasteten Technikräumen (z.B. Serverräume). Im Rahmen der energetischen Sanierung von Gebäuden soll sich dieser neuartige Lüftungskern zu einer Anwendungsalternative zum Stand der Technik entwickeln.  


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Kontakt

Institut für Luft- und Kältetechnik - Gemeinnützige Gesellschaft mbH
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Sekretariat der Geschäftsleitung

+49-351-4081-520

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