Die Ausgangssituation
In Krankenhäusern spielt die Raumluftqualität eine entscheidende Rolle für das Wohlbefinden von Patienten, Besuchern und Personal. Gleichzeitig gelten hohe Anforderungen an Hygiene, Energieeffizienz und Betriebssicherheit.
Für die Lüftungsanlage des Universitätsspitals Lausanne (CHUV) wurde deshalb eine Wärmerückgewinnungslösung gesucht, die eine hohe Wärme- und Feuchterückgewinnung mit maximaler Hygienesicherheit kombiniert.
Da in Schweizer Krankenhäusern typischerweise eine relative Luftfeuchtigkeit von 40 bis 60 % gefordert wird, spielt insbesondere während der Wintermonate die Feuchterückgewinnung eine entscheidende Rolle. Sie reduziert den Energiebedarf für die Luftbefeuchtung und trägt zu einem komfortablen und gesunden Raumklima bei.
Die Herausforderung
Für Planer und Betreiber musste die Lösung mehrere Anforderungen gleichzeitig erfüllen:
- Hohe Wärmerückgewinnung im Winterbetrieb
- Rückgewinnung von Feuchtigkeit zur Reduzierung des Befeuchtungsbedarfs
- Maximale Hygienesicherheit
- Reduzierung von Frostschutzmaßnahmen
- Hohe Betriebssicherheit ohne bewegliche Komponenten
Konventionelle Aluminium-Plattenwärmetauscher sind nach wie vor die am häufigsten eingesetzte Technologie in gewerblichen Lüftungsanlagen. Sie bieten zwar eine hohe sensible Wärmerückgewinnung, übertragen jedoch keine Feuchtigkeit, was insbesondere im Winter zu einem erhöhten Befeuchtungsbedarf führt. Zudem sind bei niedrigen Außentemperaturen häufig zusätzliche Frostschutzmaßnahmen wie Vorheizregister erforderlich, die den Energieverbrauch erhöhen und die nutzbare Wärmerückgewinnung reduzieren.
Während Rotationswärmetauscher eine hohe Feuchterückgewinnung ermöglichen, werden in hygienisch sensiblen Anwendungen häufig Plattenwärmetauscher eingesetzt, da sie konstruktionsbedingt eine besonders hohe Hygienesicherheit ermöglichen.
Die Polybloc-Lösung
Der VAPOBLOC Enthalpie-Gegenstromtauscher wurde in eine Monobloc-Lüftungsanlage der Seven-Air Gebr. Meyer AG integriert.
Im vorliegenden Projekt wurde der VAPOBLOC auf eine Rückwärmezahl von über 77 % und eine Rückfeuchtzahl von 67 % ausgelegt und ermöglicht dadurch eine außergewöhnlich hohe Rückgewinnung von Wärme und Feuchtigkeit. Bei einem Luftvolumenstrom von 9.300 m³/h erreicht das System eine gesamte Energierückgewinnungsleistung von über 115 kW.
Dank der hohen Feuchteübertragungseffizienz der eingesetzten selektiven Polymermembran zeichnet sich der VAPOBLOC durch eine besonders hohe Frostbeständigkeit aus. Feuchtigkeit wird kontinuierlich von der Abluft auf die Zuluft übertragen, wodurch Eisbildung deutlich später einsetzt als bei konventionellen Plattenwärmetauschern. Frostschutzmaßnahmen werden daher erst bei Außentemperaturen erforderlich, die in mitteleuropäischen Klimazonen nur selten erreicht werden. Dies erhöht die nutzbare Wärmerückgewinnung und reduziert den Energieverbrauch der Lüftungsanlage.
Gleichzeitig erreicht VAPOBLOC einen nachweislich sehr geringen EATR-Wert (< 0,5 % bei 250 Pa Differenzdruck) und eignet sich damit besonders für Anwendungen mit hohen Anforderungen an Luftqualität und Hygienesicherheit, wie beispielsweise Krankenhäuser.
Im Gegensatz zu Rotationswärmetauschern arbeitet das System ohne bewegliche Teile und überzeugt durch einen zuverlässigen und wartungsarmen Betrieb.
Auslegungsdaten und Leistungswerte
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77 %
Rückwärmezahl
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67 %
Rückfeuchtzahl
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115 kW
Gesamte Energierückgewinnungsleistung
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9.300 m³/h
Luftvolumenstrom
Die wichtigsten Vorteile
Das Projekt bietet messbare Vorteile sowohl für den Anlagenbetrieb als auch für die Raumluftqualität:
- Exzellente Wärme- und Feuchteübertragungseffizienz
- Niedrigere Energie- und Betriebskosten durch reduzierten Heiz-, Befeuchtungs-, Entfeuchtungs- und Frostschutzbedarf
- Unterstützung der geforderten Raumluftfeuchtigkeit durch effiziente Feuchterückgewinnung
- Maximale Hygienesicherheit (EATR < 0,5 % bei 250 Pa Differenzdruck)
- Keine beweglichen Teile
- Hohe Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit
Die erfolgreiche Umsetzung zeigt, wie moderne Enthalpie-Wärmetauscher die Energieeffizienz von Krankenhauslüftungen steigern, den Befeuchtungsaufwand reduzieren und gleichzeitig zur Einhaltung anspruchsvoller Anforderungen an Raumluftqualität und Hygiene beitragen können.
Dank seiner Bauweise ist der VAPOBLOC in den marktüblichen Größen für Gegenstrom-Plattenwärmetauscher erhältlich und kann dadurch einfach in bestehende Anlagenkonzepte und Geräteserien integriert werden. Dies ermöglicht Geräteherstellern und Planern den Einsatz der Technologie ohne grundlegende Anpassungen der Anlagenarchitektur.
Für die Auslegung stehen detaillierte Leistungsdaten sowie Informationen zum Frostverhalten über die Polybloc-Auslegungssoftware WinPoly zur Verfügung. Die Software ist sowohl als Desktop-Anwendung als auch als DLL für die Integration in externe Auslegungs- und Selektionsprogramme erhältlich.
Dadurch erhalten Gerätehersteller und Planer eine verlässliche Grundlage für die präzise Auslegung von Wärme- und Feuchterückgewinnungssystemen über den gesamten Betriebsbereich.
Wärmerückgewinnung für kritische Anwendungen
Seit mehr als 40 Jahren entwickelt und produziert Polybloc leistungsstarke Wärmerückgewinnungssysteme für Anwendungen mit höchsten Anforderungen an Energieeffizienz, Hygiene und Betriebssicherheit.
Mit VAPOBLOC steht Planern und Betreibern eine Lösung zur Verfügung, die hohe Wärme- und Feuchterückgewinnung, maximale Hygienesicherheit und niedrige Betriebskosten in einem System vereint.