Simulation und Entwicklung eines hocheffizienten Wärmerückgewinnungsventilators
Bearbeiterin: Christoph Speer
Betreuer: Wolfgang Feist
Lüftungssysteme werden sowohl im Neubau als auch in der Gebäudesanierung eingesetzt um die Raumluftqualität sicherzustellen. Dezentrale Geräte sollten neben hoher strömungsmechanischer und thermischer Effizienz auch eine möglichst kostengünstige Fertigungsmöglichkeit in Kombination mit hohem Funktionsumfang und geringen Betriebskosten aufweisen. Bei einer sehr kompakter Ausführung des Systems bietet sich darüber hinaus die Möglichkeit der Wandintegration, wodurch Aufstellfläche im Wohnraum eingespart werden kann. Mit dem Ziel diese Anforderungen zu erfüllen wurde das Konzept des CHRF (Counterflow Heat Recovery Fan) entwickelt. Hierbei erzeugt ein Querstromventilator beide Luftströme (Ab-/Fortluft und Außen-/Zuluft) und fungiert simultan als regenerativer Gegenstromwärmeübertrager. Auftretendes Kondensat in der Abluft kann durch die Blätter des Ventilators in die Zuluft übergeführt werden. Diese Eigenschaften ermöglichen es, alle Aufgaben in einer einzigen Komponente zu konzentrieren und auf Vorrichtungen für Kondensatablauf und Frostschutz verzichten zu können. Systemspezifische Lösungen zur Balancierung der beiden Luftströme und zur Implementierung eines Sommerbypass-Modus werden zusammen mit dem Ventilator und einer optimierten Strömungsführung in einem sehr kompakten und flachen Gehäuse vereint. Spülkammern im Innenraum des Ventilators sorgen dabei für eine Reduktion von systembedingter Leckage. Auf Basis von analytischen sowie numerischen strömungsmechanischen und thermischen Berechnungen wurde das Konzept des CHRF entwickelt sowie ein Funktionsmuster gefertigt und messtechnisch untersucht. Die Ergebnisse der Untersuchung haben gezeigt, dass das Konzept des CHRF erfolgreich umgesetzt werden konnte. Die Vor- und Nachteile des Systems, mögliche Einsatzbereiche und noch offene Fragestellungen werden erörtert.