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Textiler Wärme- und Stoffübertrager in KVS-Systemen

EuroNorm INNO-KOM

01.09.2017 - 29.02.2020

Dipl.-Ing. (FH) Hannes Rosenbaum

+49-351-4081-5324

Enthalpierückgewinnung zwischen örtlich getrennten Luftströmen

Gesamtziel und Projektergebnisse

Projektziel war die Entwicklung textiler Wärmeübertrager, welche – integriert in Kreislaufverbundsysteme (KVS) – zwischen örtlich getrennten Luftströmen neben sensibler Wärme auch Feuchtigkeit übertragen können. Das Funktionsprinzip basiert auf einem Flüssigsorptionsprozess über semipermeable Membranen.

Entwickelt, realisiert und messtechnisch analysiert wurden jeweils ein 2- und ein 3-fluidiges KVS-System einschließlich 2- bzw. 3-fluidiger Membranwärmeübertrager.

Im Ergebnis des Projektes können sich die erreichbaren thermodynamischen Kennwerte beider Systeme gemäß den Projektzielen mit Öko-Designkriterien messen lassen:

  • Übertragungsgrade 2-fluidig/3-fluidig: ηt bis 0,7/0,77; ηh bis 0,55/0,61; ηx bis 0,65/0,41
  • Energieeffizienz WRG nach DIN EN 13053: 2-fluidig: 67,4 % (H2); 3-fluidig: 74,3 % (H1)
  • Energieeffizienzklasse nach RLT Herstellerverband (nur Anteil WRG ohne Ventilatoren):
    2-fluidiges System: A; 3-fluidiges System A+

Mit der Ergänzung um thermische Zusatzfunktionen können v.a. 3-fluidige textile Wärme- und Stoffübertrager im KVS-System zur multifunktionalen Komponente ausgebaut werden. Folglich sind potentiell alle thermischen Zustandsänderungen (Heizen, Kühlen, Entfeuchten, Befeuchten) außenluft- und abluftseitig unabhängig voneinander realisierbar. Temperatur- und Feuchteregelkreis können dabei unabhängig voneinander agieren. Auf konventionell übliche Nachheiz- oder Kühlregister kann folglich verzichtet werden. Umsetzbar ist neben der Flüssigsorption auch die Verdunstungskühlung – beispielsweise zur Auskopplung von „Kälte“ zur Zuluftkühlung.

Der Funktionsnachweis als maßgebliches Projektergebnis legt den Grundstein zum Schließen der Marktlücke der Wärme- und Feuchterückgewinnung zwischen örtlich getrennten Luftwegen.

Zum Projektergebnis gehört auch, dass hinsichtlich Wirtschaftlichkeit in Fertigung und Betrieb der textilen Membranwärmeübertrager (nachfolgend kurz MWÜ) noch essentieller Optimierungs-/ Entwicklungsbedarf besteht:

  • Verbesserung der trockenen Wärmeübertragung durch Verbesserung des Wärmeübergangs zwischen Luft und Wasser
  • Konstruktive Optimierung sowie automatisierte Fertigung zur Minimierung der Kosten und des Herstellungsaufwandes sowie zur Verbesserung der Reinigbarkeit
  • Verbesserung der Langzeitstabilität (mechanisch und chemisch) der eingesetzten Materialien und textilen Verbunde

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