EwWalt – Energetische Bewertung der dezentralen kontrollierten Wohnraumlüftung in alternierender Betriebsweise

Für die Wohnraumlüftung mit Wärmerückgewinnung werden auf dem Markt Lüftungsgeräte mit unterschiedlicher Arbeitsweise angeboten. Während Geräte der zentralen Lüftung üblicherweise im kontinuierlichen Betrieb arbeiten, sind bei der dezentralen Lüftung auch solche mit alternierendem Betrieb erhältlich. Aufgrund ihrer bekannten Vor- und Nachteile werden die Lüfter in verschiedenen baulichen Situationen eingesetzt. Insbesondere im Bestandswohnungsbau eignen sich dezentrale alternierende Lüftungsgeräte zur Nachrüstung.
Im alternierenden Betrieb können Zu- und Abluft in verschiedenen Räumen realisiert werden, sodass Überströmöffnungen zwischen den Räumen für den Luftaustausch sorgen. In diesem Fall kann der Winddruck an den verschiedenen Außenfassaden die Wirkungsweise der Lüfter erheblich beeinflussen. Es besteht die Gefahr, dass die verwendeten Axialventilatoren den nötigen Druckaufbau für den zu fördernden Volumenstrom nicht realisieren können. Ebenso werden Wärmespeicher zur Wärmerückgewinnung eingesetzt, deren Energiebereitstellung zeitlich veränderlich ist.
Die kontinuierliche Betriebsweise erlaubt für die Wärmerückgewinnung den Einsatz von Wärmeübertragern, ist dadurch jedoch an eine örtliche Nähe von Zu- und Abluft gebunden. So können sich ungewünschte Kurzschlussströmungen ergeben, die den Luftaustauschwirkungsgrad reduzieren.
Für die energetische Bewertung der KWL-Geräte sind zwei Effekte wichtig: Eine vergleichbare Bestimmung des WRG-Grades sowie die Berücksichtigung einer unterschiedlichen Lüftungseffektivität der verschiedenen Systeme. Diese beiden Aspekte werden in dem beantragten Projekt näher betrachtet, da bisher bei der technischen und energetischen Bewertung weitgehende Unsicherheiten – auch in der Normung – herrschen.
Im Zuge des Projekts teilen sich auf die drei Projektpartner (RWTH E.ON ERC EBC, iTG Dresden, HLK Stuttgart) neben der Koordination und Festlegung der Randbedingungen die folgenden Arbeitspakete:
-    CFD Analyse Einzelraum/Wohnung (RWTH)
Für die CFD-Simulation erfolgt mit den verschiedenen KWL-Systemen eine Parameterstudie hinsichtlich unterschiedlicher Volumenströme, Zulufttemperaturen und Zu-/Abluftpositionen. Die Auswertung wird in Bezug auf Kriterien wie Winddrucksensitivität und Luftaustauschwirkungsgrad vollzogen.
Als Geometrie wird zunächst ein Einraum-Modell genutzt, wobei dieses später um weitere Räume ergänzt und zu einer typischen Wohnung bzw. ein Einfamilienhaus erweitert wird. Die Ergebnisse dieser Simulation können in Kennzahlen für die Lüftungseffektivität zur energetischen Bewertung von KWL-Geräten überführt werden.
-    Messmethode zur Bestimmung energetischer Kennzahlen (HLK)
Aufgrund der unzureichenden Beschreibung aktueller Verfahren und Unklarheiten bezüglich vorzugebener Randbedingungen (direktes Verfahren nach EN 13141-8 bzw. indirektes Verfahren nach DIBt), werden mithilfe eines neuen bzw. veränderten Prüfstands Methoden zur Sicherstellung einer ausgeglichenen Volumenstrombilanz untersucht und deren Auswirkungen bei veränderlichen Randbedingungen mithilfe von Parametervariationen ermittelt.
Die Sensitivität der bestehenden Prüfverfahren auf verschiedene Randbedingungen soll durch Vergleichsmessungen und Parametervariationen untersucht werden. So ist z.B. unklar, welchen Einfluss die Fühlerart, Fühlerpositionierung, Umgebungstemperatur, Luftströmung auf das Ergebnis der Messung hat. Aus den Ergebnissen der Parametervariation sollen Grenzbedingungen für das Prüfverfahren abgeleitet werden, mit dem das Ziel einer verlässlichen Bestimmung des Wärmerückgewinnungsgrades erreicht werden kann.
-    Energetische Bewertung der Lüftungseffektivität (iTG)
Die bei den Messungen und Simulationsrechnungen ermittelten Ergebnisse werden für die Nutzung im Rahmen der üblichen Bewertungsansätze aufbereitet und durch Erstellung von Berechnungsalgorithmen für die Normung nutzbar gemacht. Dabei sind u.a. Effekte der Wärmeübergabe im Raum, der Wechselwirkungen mit der Gebäudedichtheit oder der Teillüftung (ggf. auch im Zusammenspiel mit anderen Lüftungssystemen) zu berücksichtigen und in den zu entwickelnden Algorithmen zu beschreiben. Eine ggf. abweichende Lüftungseffektivität kann durch Korrekturfaktoren erfasst werden, die im Rahmen des Forschungsvorhabens bestimmt und validiert werden sollen.
Zum Abschluss des Projekts soll zum einen eine Messmethodik für den Vergleich von KWL-Geräten mit alternierender Betriebsweise entwickelt werden. Zum anderen führt die Weiterentwicklung der energetischen Bewertung und Normung (DIN 1946-6, DIN V 18599, DIN EN 16798) zu einer realistischeren Bewertung der verschiedenen KWL-Systeme.