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19. März 2018 Autor: Prof. Jens Knissel, Dr. Niklas Alsen und Tobias Klimmt

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Dezentrale Ventilatoren in Lüftungssystemen: Innovative Lüftung spart Energie

Seit 2013 untersucht ein Projektteam unter Federführung der Universität Kassel, ob sich mit dem Einsatz dezentraler Ventilatoren in raumlufttechnischen Anlagen Energie einsparen lässt. Die Ergebnisse sind spannend. Besonders bei Lüftungsanlagen in Nichtwohngebäuden und in Räumen mit variierendem Luftbedarf lohnt sich die innovative Technik: Hier können Einsparungen von mehr als 50 % erzielt werden.

Mechanische Lüftungsanlagen sind ein zentrales Element energieeffizienter, nachhaltiger Gebäude. Sie sorgen für die Abfuhr von Luftverunreinigungen und Feuchte aus Gebäuden und sichern die erforderliche Luftqualität. In Verbindung mit einer Wärmerückgewinnung leisten sie zudem einen entscheidenden Beitrag zur Verringerung des Energieaufwands. Von zentraler Bedeutung ist dabei ein möglichst geringer Stromverbrauch des Ventilators. Erreicht werden kann dies unter anderem durch eine bedarfsabhängige Volumenstromregelung, zum Beispiel mit CO2-Sensoren zur Erfassung der Luftqualität.
Die Anpassung des Luftvolumenstroms erfolgt heute üblicherweise durch variable Volumenstromregler. Dabei wird die vom Ventilator in der Lüftungszentrale aufgebaute Druckdifferenz im Luftleitungsnetz gezielt abgedrosselt, um den Volumenstrom auf die einzelnen Räume aufzuteilen und an den jeweiligen Bedarf anzupassen. Diese Drosselung sollte aus Energieeffizienzgründen jedoch möglichst weit verringert oder sogar vermieden werden.

Im Rahmen des Forschungsprojekts „Einsatz dezentraler Ventilatoren zur Luftförderung in zentralen RLT-Anlagen insbesondere bei Nicht-Wohngebäuden – 03ET1200A“ wurde nun ein innovativer Ansatz untersucht: Dabei wird die Volumenstromregelung im Luftleitungsnetz durch Ventilatoren ersetzt, die die Druckerhöhung dezentral an den Stellen und in der Höhe aufbauen, wie es für die Luftförderung erforderlich ist. Die energieaufwändige Drosselung des Volumenstroms entfällt damit. Teilnehmer des vom Bundeswirtschaftsministerium auf Beschluss des deutschen Bundestags geförderten Forschungsprojekts sind:

  • Universität Kassel – Fachgebiet Technische Gebäudeausrüstung (Projektleitung)
  • Fraunhofer Institut für Bauphysik – Standort Kassel (seit 2017 Fraunhofer IWES)
  • ebm-papst Mulfingen GmbH & Co. KG (Ventilatorenhersteller)
  • innovaTec Energiesysteme GmbH.

Die folgenden Darstellungen basieren auf den Dissertationen von Niklas Alsen und Tobias Klimmt an der Universität Kassel.

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Artikelnummer: cci65890

Kommentare (4):

Hallo,
die Einsparung ist gegenüber einer Druck-konstant-Anlage gerechnet/dargestellt.
Das ist sicherlich Stand der Technik, jedoch gibt es die Möglichkeit den Ventilator nach Klappenstellung der Volumenstromregler zu fahren. Genutzt wird dazu die Stellungsrückmeldung und Ziel ist den schlechtest angeströmten Regler (theoretisch) bei 100% Klappen-Öffnung mit Nennluftmenge zu betreiben. Das erzeugt dann in jedem Betriebspunkt den minimal möglichen Vordruck.
Gibt es da eine entsprechende Einspar-Betrachtung?

Rolf Tschersich, BLB Bielefeld
Rolf Tschersich 20.03.2018
Hallo Herr Tschersich,

im Planungsleitfaden Semizentrale Lüftung, der in der nächsten Woche auch hier in cci Wissensportal vorstellt wird, diskutieren wir auch andere innovative und energieeffiziente Systeme zur Luftförderung - u.a. das System mit Volumenstromreglern und variablem Vordruck (VSR_var).
Eine allgemeine Aussage zur Energieeinsparung ist beim VSR_var-System noch schwieriger zu treffen, als beim semizentralen System mit dezentralen Ventliatoren (dVt-System), da die Effizienzsteigerung von der zeitlichen Entwicklung des Druckverlustes im Schlechtstrang abhängt. Diese ist neben dem Kanalnetz abhängig von den versorgten Nutzungen und den jeweiligen Teillastzuständen. Als qualitative Einschätzung kann man sagen, dass das VSR_var-System einen Teil der Energieeinsparung des dVt-Systems erzielen kann, da die Drosselverluste reduziert werden. Da aber immer noch Drosselverluste vorhanden sind, liegt die Energieeinsparung beim dVt-System in seinem Einsatzgebiet jedoch höher.

Jens Knissel; Uni Kassel - Fachgebiet Technische Gebäudeausrüstung
Jens Knissel 21.03.2018
Hallo,

wurden bei Ihren Betrachtungen auch die veränderten Anlagenkosten
erfasst und bewertet und gibt es Aussagen zu Amortisationszeiten bei
entsprechendem Umbau vorhandener Anlagen?

Dr. Bredenbeck, Ingenieurbüro Dr. Bredenbeck
Günter Dr. Bredenbeck 22.03.2018
Das dVt-System entspricht einem hydraulischen System vieler Stränge mit unterschiedlichen Strömungswiderständen und einer Pumpe pro Strang anstelle einer zentralen Pumpe.
Jedoch, welche gegenseitigen Beeinflussungen (Schwingungen im geförderten Volumenstrom) bewirken die dezentralen Ventilatoren, wenn sie nicht alle nahe dem Drucksensor der zentralen Luftförderung angeordnet sind? Denn die jeweilig verbleibende Druckerhöhung zur Versorgung der getrennten Bereiche sollte ja nicht mehr groß sein (vgl. notwendige Ventilautorität in hydraulischen Systemen).
Und ist das Platzangebot oberhalb abgehängter Decken für dezentrale Ventilatoren, inklusive der erforderlichen Schalldämmmaßnahmen überhaupt vorhanden?
Und ist die Steuerung der dezentralen Ventilatoren preisgünstiger, als die von motorisch angetriebenen Luftklappen (warum sind hier noch Volumenstromregler erforderlich)?
Das dVt-System ist im Betrieb prinzipiell wirtschaftlicher, sofern der Wirkungsgrad der dezentralen Ventilatoren ähnlich dem des zentralen Ventilators ist.
Wie so oft muss der Einzelfall kritisch betrachtet werden.
Til Brandi 29.03.2018

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