Durch Rekuperation kann der Bedarf an Strom oder Gas zur Erwärmung von Raumluft oder Warmwasser erheblich gesenkt werden! Wie das möglich ist und wie die größten Einsparungen erzielt werden können, erfahren Sie im folgenden Artikel auf Klimatechniker.net!
Der Begriff „Rekuperation“ kommt aus dem Lateinischen und bedeutet so viel wie Wiedergewinnung. In der Technik bezeichnet dieser Ausdruck Verfahren zur Rückgewinnung von Energie in elektrischer, mechanischer oder thermischer Form. In diesem Artikel wird lediglich auf die Rückgewinnung von Wärme Bezug genommen! Um Wärmeenergie aus dem Abwasser oder der Abluft zurückzugewinnen, sind sogenannte Rekuperatoren (Wärmetauscher) notwendig. Wie diese funktionieren und wie sie im Alltag eingesetzt werden, erfahren Sie im Folgenden!
Rekuperation: Verschiedene Wärmetauscher führen zum Ziel!
Für Rekuperation wird stets ein Wärmetauscher benötigt. Dieser ist in verschiedenen Bauvarianten erhältlich:
- Gleichstrom-Wärmetauscher: Zwei Medien, welche durch eine wärmeleitende Platte getrennt sind, werden in gleicher Richtung aneinander vorbei geleitet. Dabei werden die Temperaturen beider Medien im besten Fall angeglichen. Beispielsweise beträgt die Temperatur des kälteren Mediums zunächst 20°C und die des wärmeren 60°C. Optimalerweise sind beide Medien am Ende 40°C warm.
- Gegenstrom-Wärmetauscher: Zwei Medien werden hier in entgegengesetzter Richtung aneinander vorbeigeführt. Bei dieser Variante ist ein kompletter Temperaturtausch zwischen den beiden Medien möglich!
- Kreuzstrom-Wärmetauscher: Beide Medien werden hier etwa im rechten Winkel aneinander vorbei geleitet. Das Ergebnis liegt zwischen dem der vorher beschriebenen Wärmetauscher.
Bei den Medien handelt es sich in der Regel um Wasser oder Luft. Es gibt Formen der Rekuperation, bei der beide Medien Luft (beispielsweise Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung) beziehungsweise Wasser (beispielsweise bei der Warmwasserbereitung durch Wärmerückgewinnung) sind, es gibt allerdings auch Formen, bei der ein Medium Luft und das andere Wasser (herkömmliche Heizkörper) ist.
Das beste Ergebnis können die Gegenstrom-Wärmetauscher erzielen: Sie verlieren einerseits kaum Wärmeenergie, andererseits bleibt auch die sogenannte Exergie fast vollständig erhalten!
Wo wird Rekuperation im Alltag angewandt?
Rekuperation wird in verschiedenen technischen Geräten und Anlagen genutzt. Im Folgenden werden einige genannt und kurz beschrieben.
- Lüftungsanlagen: Bei zentralen und dezentralen Lüftungsanlagen kann die Wärme der stickigen Abluft dazu genutzt werden, die frische Zuluft zu erwärmen. Eine sehr effektive dezentrale Lüftung ist unter anderem der Badlüfter. Die Temperaturen in diesem Raum sind in der Regel relativ hoch, wodurch auch die Frischluft stärker erwärmt werden kann. Insgesamt effektiver sind allerdings zentrale Anlagen. Mehr dazu hier.
- Kälteanlagen: Kühlschränke oder Klimaanlagen entziehen Medien ihre thermische Energie und senken dadurch deren Temperatur. Die gewonnene Wärme kann mittels Wärmetauscher beispielsweise an das System zur Warmwasserbereitung abgegeben und so sinnvoll genutzt werden. Weitere Informationen zur Rekuperation in Kälteanlagen finden Sie in diesem Artikel.
- Große Computeranlagen: In Rechenzentren entstehen teilweise sehr hohe Temperaturen. Durch eine Wasserkühlung wird kann die Wärme direkt an das Heizsystem übertragen werden. So wird Energie gespart und die Rechner sind vor Überhitzung geschützt.
- Feuerungsanlagen: Auch hier kann Rekuperation angewandt werden, indem die Verbrennungsluft in einem Kamin in einem Wärmetauscher mithilfe der Abgase vorgeheizt wird.
- Haustechnische Anlagen: Unter anderem bei Heizanlagen mit einem Heizkessel geht oftmals viel Wärmeenergie an den Aufstellungsraum verloren. Diese kann beispielsweise mittels Wärmepumpe dem Heizsystem zugeführt oder zur Warmwasserbereitung genutzt werden.
Durch die Nutzung der Abwärme werden Energieverluste vermieden und gleichzeitig der Primärenergieverbrauch gesenkt!
Wie effizient ist Rekuperation?
Durch das Prinzip der Rekuperation können erhebliche Mengen Strom und Gas eingespart und durch thermische Energie aus Abluft oder Abwasser ersetzt werden. Allerdings gibt es bestimmte Voraussetzungen für ein solch effektiv arbeitendes System! Wie bereits erwähnt sind Gegenstrom-Wärmetauscher die effizientesten Rekuperatoren, da sie die Temperaturen der Medien tauschen und somit am meisten thermische Energie nutzbar machen können. Des Weiteren muss der Wärmetauscher in ein gleich- und regelmäßig gebrauchtes Gerät eingebaut sein, beispielsweise in ein Lüftungsgerät.
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Werden diese Punkte berücksichtigt, können bis zu 90% dieser Energie genutzt werden, wodurch Raumluft oder Warmwasser nur noch mit einem geringen Strom- oder Gasaufwand nachgeheizt werden müssen.
