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Apr 16, 2024

Mit Luftbehandlungsgeräten Energie sparen

Eine Lüftungsanlage (AHU) ist ein wichtiger Bestandteil des HVAC-Systems in vielen großen Gewerbeimmobilien. Sie sorgt für Belüftung und leitet aufbereitete Luft durch das Gebäude, um den Komfort der Bewohner zu gewährleisten. Aber

Eine Lüftungsanlage (AHU) ist in vielen großen Gewerbeimmobilien ein wichtiger Bestandteil des HVAC-Systems. Sie sorgt für Belüftung und transportiert aufbereitete Luft durch das Gebäude, um den Komfort der Bewohner zu gewährleisten.

Aber ein richtig konzipiertes, strategisch betriebenes und mit dem richtigen Zubehör ausgestattetes Klimagerät kann auch ein zentraler Punkt für die Energieeinsparung von HVAC-Systemen sein, sagen Ingenieure großer Hersteller.

„Sie können über ein leistungsstarkes Lüftungssystem verfügen, ohne auf Komfort und Energieverbrauch zu verzichten“, sagte Eric Sturm, leitender Anwendungsingenieur bei Trane.

Ingenieure sollten laut Experten damit beginnen, das betreffende Gebäude oder die Gebäudeerweiterung und seine beabsichtigten Nutzungen sowie Eigenschaften wie seine Größe, den R-Wert seiner Isolierung, die Menge an Luftlecks und das Klima an seinem Standort zu verstehen. bevor Sie ein Lüftungssystem dafür entwerfen.

„Was der Ingenieur tut, ist, einen Blick auf das Gebäude zu werfen und es zu verstehen, die Nutzung des Gebäudes zu verstehen und dann auch ... die Erwartungen des Eigentümers zu verstehen“, sagte Derrick Paul, Maschinenbauingenieur und Leiter des kommerziellen Vertriebs bei Fujitsu General America. „Sind sie auf der Suche nach individueller Kontrolle? Sind sie auf der Suche nach großen Flächen mit sehr wenig individueller Kontrolle über den gesamten Raum?“

DIREKTE ERWEITERUNG: Ein Fujitsu DX-Kit und zugehörige Steuerungen für die Anpassung eines 20-Tonnen-Luftbehandlungsgeräts für den Betrieb mit Fujitsu-Wärmepumpen. (Mit freundlicher Genehmigung von Fujitsu General America Inc.)

Sturm sagte, dass der Einsatz einer Software zur Energieanalyse des gesamten Gebäudes hilfreich sein könnte.

„Es kommt wirklich auf den Konstrukteur an“, sagte Maria Acosta, Wirtschaftsingenieurin bei Rheem Manufacturing Co.

Das Herzstück der Zwangsluft-HLK: Ein kommerzielles Luftbehandlungsgerät von Rheem mit Wärmepumpenbetrieb und einem Radialventilator. (Mit freundlicher Genehmigung von Rheem Manufacturing Co.)

Der ASHRAE-Standard 90.1, der erstmals 1975 eingeführt und seitdem mehrfach aktualisiert wurde, legt Mindestanforderungen für die energieeffiziente Planung und den Bau der meisten Arten von Gewerbegebäuden und ihrer Systeme sowie für die Erweiterung von Gewerbegebäuden und den Ersatz bestehender Gebäude fest HVAC-Geräte in älteren Gebäuden. Best Practices, so Sturm, erfordern die Einhaltung oder Überschreitung dieser Mindestanforderungen.

„Meine Empfehlung ist, bei Entscheidungen zur Energieeffizienz immer das Gesamtsystem zu betrachten“, sagte Sturm. „Manchmal ist es sinnvoller, ein Gerät stärker zu betreiben und mehr Energie für dieses Gerät zu verbrauchen, weil es im Vergleich zu einem anderen Gerät effizienter ist.“

Ein System mit mehreren Zonen, sagte Paul, könnte Energieeinsparungen ermöglichen, indem es Gebäudemanagern und Bewohnern ein größeres Maß an Kontrolle gibt und es ihnen ermöglicht, die Klimaanlage in unbewohnten Bereichen oder wenn weniger davon benötigt wird, abzuschalten oder zurückzusetzen. Auch der Einsatz variabler Luftmengen, die die Luftverteilung in verschiedenen Gebäudezonen individuell anpassen, könne Energie sparen, sagte er.

„Das ist eine gute Technologie, wenn das Lüftungsgerät mehr als eine Zone versorgt“, sagte Acosta.

Gebäudeeigentümer und -verwalter, die maximale Energieeffizienz anstreben, sollten bereit sein, dafür zu zahlen.

„Es ist verhältnismäßig“, sagte Acosta. „Je effizienter Ihr System sein soll, desto teurer wird es. Effizienz kostet Geld.“

Die richtigen AHU-Steuerungen können den entscheidenden Unterschied machen, indem sie die Bedürfnisse der Bewohner, die Belegung zu verschiedenen Tageszeiten, die Wetterbedingungen, die verschiedenen Nutzungen des Gebäudes und andere Faktoren berücksichtigen, um zu steuern, wie und wann eine AHU betrieben werden soll.

„Hochleistungsfähige Regelalgorithmen können einen erheblichen Einfluss auf die Energieeinsparung haben“, sagte Sturm. Solche Kontrollen könnten Taktiken wie optimales Stoppen und Starten, Optimierung des Lüfterdrucks oder, wenn die Außenbedingungen günstig sind, eine nächtliche Entlüftung nutzen, sagte er.

Laut Sturm handelt es sich bei einer Nachtspülung um eine Art luftseitige Einsparung, die kühlere Nachtluft in ein Gebäude bringt, in dem die Temperatur während der unbewohnten Stunden gestiegen ist. Bei dieser Free-Cooling-Strategie wird das Gebäude im Wesentlichen vorgekühlt, ohne dass Kühlgeräte in Betrieb genommen werden müssen, bevor das Gebäude wieder für den Betrieb geöffnet wird.

„Zur Vorbereitung auf den nächsten Tag können wir mit der Nachtspülung die Temperatur im Raum von 80 °C wieder auf 75 °C senken. Oder wahrscheinlich sogar etwas kühler, vielleicht 73 °C“, sagte Sturm.

„Es ist Überlüften, aber es ist Überlüften aus einem bestimmten Grund“, fügte Sturm hinzu. „Und der Zweck besteht darin, die mechanische Kühlenergie zu reduzieren oder zu eliminieren.“

Eine Nachtreinigung sollte jedoch mit Bedacht eingesetzt werden; Sturm wies darauf hin, dass bei feuchter Außenluft eine nächtliche Spülung feuchte Luft in das Gebäude bringen würde, was den Komfort der Tagesbewohner beeinträchtigen könnte.

„Wenn es sehr feucht wird, wird es uns unangenehm“, sagte er.

Laut Acosta ist die Auswahl des richtigen Ventilators für die Anwendung auch ein Aspekt bei der Energieeffizienz von Klimaanlagen. Sie sagte, Ventilatoren seien der größte Punkt des Energieverbrauchs in RLT-Geräten.

Ventilatoren mit variabler Drehzahl können Energie sparen, indem sie nur mit der benötigten Drehzahl laufen. Außerdem sind sie weniger anfällig für mechanischen Verschleiß, da sie seltener anhalten und starten als Ventilatoren mit konstanter Drehzahl, wodurch die Anzahl der Stöße beim Ein- und Ausschalten begrenzt ist aus, sagte sie. Radialventilatoren seien mechanisch am effizientesten, sagte sie.

„Wenn wir über Energieeffizienz sprechen … gibt es so viele Möglichkeiten für Ventilatoren“, sagte Acosta.

Kommerzielle AHUs können an verschiedene Arten von Heiz- und Kühltechnologien angeschlossen werden, aber Paul sagte, eine Luftwärmepumpe mit einem Kompressor mit variabler Drehzahl könnte ein gutes Werkzeug zur Energieeinsparung sein.

„Wenn Sie auf einen Kompressor mit Inverterantrieb und variabler Drehzahl umsteigen, werden Sie von den höheren Wirkungsgraden profitieren“, sagte er.

Experten zufolge könnte auch die Luft-Luft-Energierückgewinnung, die Wärmeenergie aus der aus einem Gebäude ausgestoßenen Luft aufnimmt, um die einströmende Frischluft vorzuwärmen oder vorzukühlen, eine Rolle bei der Systemeffizienz spielen.

„Der Einsatz der Luft-Luft-Energierückgewinnung ermöglicht eine Verkleinerung des Kühl- und Heizsystems und spart gleichzeitig Kühl- und Heizenergie“, sagte Sturm.

Zu den Zubehörteilen für die Luft-Luft-Energierückgewinnung gehört das Thermorad, das zwischen den ein- und ausströmenden Luftströmen rotiert, um Energie zu übertragen; der Festplattenwärmetauscher, bei dem Frisch- und Abluft in benachbarten abgedichteten Kanälen kreuzweise strömen; und die Spulenschleife, die zwei oder mehr Spulen in getrennten Luftströmen mit einer zirkulierenden Flüssigkeit zur Wärmeübertragung verwendet.

„Wenn man die Möglichkeit hat, Energie aus den Abgasen zurückzugewinnen, ist es sehr sinnvoll, diese Zusatzluft vorbehandeln zu können“, sagte Paul.

Laut Sturm bietet die Luft-Luft-Energierückgewinnung den größten Vorteil bei extremen Wetterbedingungen im Freien – extremer Hitze oder extremer Kälte. Das liegt daran, dass für den Betrieb der Geräte Energiekosten anfallen – ein Motor für das Energierad, eine Pumpe für den Spulenkreislauf, die erhöhte Lüfterleistung, die erforderlich ist, um den Luftdruckabfall zu überwinden, der mit einem zusätzlichen Zubehörteil im AHU einhergeht – und die zurückgewonnene Energie wird rechtfertigen.

„Der Systemcontroller sollte in der Lage sein zu bestimmen, wann der Einsatz eines Luft-Luft-Energierückgewinnungsgeräts sinnvoll ist“, sagte Sturm.

Matt Jachman ist der Gesetzgebungsredakteur bei den ACHR NEWS. Er verfügt über mehr als 30 Jahre Erfahrung im Community-Journalismus und einen Bachelor-Abschluss in Englisch von der Wayne State University in Detroit.