Energietransport bei RLT-Anlagen

An einem Beispiel wird ein Vergleich einmal mit Luft und einmal mit Wasser für diesen Energietransportaufwand durchgeführt.

Für das Beispiel werden folgende Parameter vereinbart:

Variante 1: „Nur-Luft-System“ mit Zentralgerät im Umluftbetrieb

Der Luftvolumenstrom V_L berechnet sich wie folgt:

Q_K = m x Δ h_L = V_L x ρ_L x c_pL x (t_R – t_zu)

Ventilatorantrieb P_e bei η = 0,75:

Anmerkung: In der Klimatechnik wird bei den Druckverlustberechnungen der Anlagennetze die Luft als inkompressibles Fluid gerechnet.

Kanalquerschnitt bei einer Luftgeschwindigkeit von 6 m/s:

A =         =             = 1,74 m² (Installationsplatzbedarf!)

Variante 2: „Luft-Wasser-System“ mit dezentralen Umluftgeräten mit eingebauten Wasserwärmeübertragern (Fan-Coils)

Zur Verfügung steht Kühlwasser von 12 °C/18 °C. Der luftseitige Druckverlust der Umluftgeräte ΔP_V-L = 50 Pa, Ventilatorwirkungsgrad η_V = 0,5. Der wasserseitige Druckverlust des Kühlwassernetzes liegt bei ΔP_V-W = 5 mWs (≈ 50 000 Pa), η_W = 0,75.

Ventilatorantriebe:

P_v =                    =                       = 1,042 kW

Δt_L = (t_R – t_zu) = 8 K (wie in Variante 1)

Pumpenantriebe:

Förderstrom V_W =                      =                                        =

0,0040 m³/s (= 14,4 m³/h)

P_P =                        =                               = 0,27 kW

Gesamtantrieb P = P_V + P_P = 1,042 + 0,27 = 1,3 kW

Energietransportfaktor im Vergleich von Variante 1 zu Variante 2:

         =            = ca. 10fach

Dieser ermittelte Faktor hängt natürlich sehr stark von den Daten in einem konkreten Beispiel ab.

Würde man z. B. die Raumkühllast über eine Kühldecke (stille Kühlung) abführen, so entfielen die Fan-Coil-Ventilatoren-Antriebe und die Temperaturdifferenz des Kühlwassers vom Vor- und Rücklauf wäre anstelle von 6 K dann 3 K:

V_W = 0,0080 m³/s und P_P = 0,53 kW, so dass der Energietransportfaktor

=              = ca. 26fach wäre.

Transportiert man die thermischen Lasten mit der Variante „Umluft-Kältemittel-System“ aus dem Raum mit den Split-, Multisplit- bzw. VRF-Systemen, so wird zusätzlich die Verdampfungsenthalpie des Kältemittels genutzt. Hierdurch lassen sich gegenüber dem Medium, Wasser noch einmal die Volumenströme und damit die benötigten Installationsräume reduzieren und somit auch den Energietransportaufwand.

Man unterscheidet in der RLT-Technik bezüglich des Energietransports zwei Hauptgebiete:

a) geschieht die Lastabfuhr über den Luftvolumenstrom, so handelt es sich um so genannte „Nur-Luft-Anlagen“.

und

b) erfolgt einen Trennung der Aufgaben:

und

und

c) wie oben genannt jedoch Abführung der thermischen Lasten mit dem Medium Kältemittel so handelt es sich um „Luft-Kältemittel-Anlagen“.

Bei den heutigen Klimaanlagen im Komfortbereich (Humanklimatisierung) zeichnet sich folgender Trend ab:

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