Zentralstaubsauger und KWL mit Wärmerückgewinnung

mit ECOPROTEKT-Home eine sinnvolle Kombination

 

Grundbetrachtung oder „Was wird aus dem Strom, den der Staubsauger aufnimmt...." ?

Anerkannter Stand  der Erkenntnisse im Bezug auf Systeme der Energieumwandlung ist, das an deren Ende regelmäßig die Energieform „Wärme“ steht.

Systemisch betrachtet wird im Falle des Staubsaugers dessen aufgenommene elektrische Energie (die „Aufnahmeleistung“ ) auf verschiedenen Wegen  in Wärme umgesetzt.

So wird ein Teil des elektrischen Stromes, der durch die Wicklung  des Motorsfließt, durch dessen Widerstand direkt in Wärme umgesetzt,  auch die mechanische Arbeit, die das Turbinenrad an der zum Staubtransport  bewegten Luft leistet, wird durch deren Kompression (wie bei der sich beim Pumpen erwärmenden Fahrradluftpumpe) und Reibung letztenendes, zum Teil noch über die Zwischenstufe von Bewegungsenergie als Schall, in Wärme umgewandelt.  

Diese Wärme wird  im Falle des Zentralstaubsaugers  unterschiedlich abgeführt, ein Teil davon erwärmt das Zentralgerät selbst, dieses Strahlt die Wärme an seine Umgebung ab.  
Der größte Anteil der Wärme wird jedoch in dem Luftstrom oder den Luftströmen, die den Zentralstaubsauger verlassen - je nach dem Kühlkonzept des Gerätes – abgeführt.  

Im Falle der Anwendung des  Trough-Flow-Prinzips fällt alle Wärme neben dem geringen Abstrahlungsanteil in einem das Gerät als Abluft verlassenden Luftstrom zusammen, dieser wird  bei einem konventionellen Einbau der Zentralstaubsaugeranlage nach draußen abgeführt  

Wenn das Gerät konstruktiv als Bypass-Gerät ausgelegt ist, trennen sich die Luftströme mit ihrer Wärmefracht in den Kühlluftstrom durch den Motor  - den Bypass - , der in die direkte Umgebung des Zentralgerätes abgeführt wird, und den Saugluftstrom,  der wie bei der ersten Gerätevariante konventionell nach außen geführt wird. In die Betrachtung des Bypass-Gerätes muß aber einfließen, das diese Prinzip  im Bezug auf den Saugwirkungsgrad bei gleicher Aufnahmeleistung schlechter abschneiden muß, da der Kühlluftstrom hier zusätzlich zum Saugluftstrom bewegt werden muß, ohne Saugarbeit zu verrichten. Um hier den Saugarbeitsverlust so gering wie möglich zu halten, wird der Kühlluftstrom so gering wie möglich gehalten, womit die meiste Abwärme wiederum im zweiten, dem Abluftstrom des Gerätes abgeführt wird.

 

Abluftführung nach außen – ökonomischer Unfug

Von der Grundbetrachtung im ersten Abschnitt ausgehend ist festzustellen, das letztenendes unsere elektrische Energie nach verrichteter  Arbeit – dem Staubsaugen –  und in Wärme umgewandelt mit ihrem größten Anteil mit der Fortluft ( der abgeblasenen Saugluft ) im Freien landet. Neben diesem ungenutzten Energiepotential  fördert der konventionell eingebaute Zentralstaubsauger aber auch noch durch die Gebäudeheizung erwärmte Raumluft zugunsten nachströmender kalter Außenluft nach draußen. Somit steht dem Komfortgewinn durch eine Zentralstaubsaugeranlage ein nicht unerheblicher Energieverlust entgegen.  

Im Falle der Ausstattung des Gebäudes mit einer KWL, evtl. auch mit WRG geht einer oder gehen beide Wärmeteilströme ungenutzt verloren, die Schallbelastung der Umgebung kann beträchtlich sein.    

 

„Lösungsansatz“ 1 oder „Was für ein Staubproblem.........?“

Ein häufig beschrittener Weg beim Einbau eines Zentralstaubsaugeraggregates liegt – ob mit oder ohne Berücksichtigung  der oben dargestellten Tatsache er Energieverschwendung – darin, den Abluftstrom der Saugluft des Gerätes einfach in dessen Aufstell- oder Einbauraum abblasen zu lassen. Das Problem bei dieser Vorgehensweise, die auch oft in Verbindung mit einer KWL mit WRG proklamiert wird, liegt in der Staubfracht der Luftströme. Bei beiden oben geschilderten Gerätevarianten ist die Abluft, wenn sie auch unterschiedliche Wege nimmt, mit Staub aus hauptsächlich  zwei  Quellen befrachtet.  

Eine der Staubquellen ist die Saugluft selbst, jeder Zentralstaubsauger, unabhängig davon ob als Abscheideeinrichtung  die Kombination Zyklon / Dauerfilter oder Staubsaugerbeutel genutzt werden, hat eine konstruktiv bedingte Untergrenze der Partikelgröße, die die Abscheideeinrichtung aus dem Luftstrom herausfiltern kann, was kleiner ist, verbleibt im Luftstrom.  

Die zweite Staubquelle liegt in dem wie bei jeder bewegten Einrichtung  vorhandenen Abrieb, im Falle des Zentralstaubsaugermotors also vor allem des Abriebes der Kohlebürsten, der beim Bypass-Konzept meist in vollem Umfang im Kühlluftabstrom abgeführt wird.  

Ist ein Zentralstaubsauger wie beschrieben ohne Abluftführung nach draußen eingebaut, landen beide staubbefrachteten Luftströme im Einbauraum, für den somit eine erhebliche Staub- und Feinstaubbelastung mit allen daraus resultierenden negativen Aspekten im gesundheitlichen und hygienischen Sinne die Folge ist.  

Wird die Luft des Einbauraumes von einer KWL erfasst, führt die beschriebene Staubanreicherung früher oder später zu einer erhöhten Verschmutzung der Filter- oder Wärmetauscherflächen und damit zu kürzeren Wartungszeiten und Wirkungsgradverschlechterung beim Vorhandensein eines Wärmetauschers.  

Weiter muß berücksichtigt werden, das die abgeblasene Luft erhebliche Bewegungsenergie als Schall im Aufstellraum freigesetzt.  

 

„Lösungsansatz“ 2 oder „KWL ,WRG, Zentralstaubsauger, aber.........?

Soll die abzuführende, wärmebefrachtete Saugluft des Zentralstaubsaugers direkt in die KWL eingeleitet werden, ergeben sich  Problemansätze:

Im Normalfall saugt die KWL im Rahmen  ihrer Steuerparameter wie Temperatur und Luftqualität Raumluft ab und erzeugt die hierzu erforderliche Luftbewegung selbst, wobei die hierbei entstehende niedrige Luftgeschwindigkeit neben dem Schallschutz auch für den Wirkungsgrad des Wärmetauschers der KWL eine Rolle spielt.  

Um einer Irritation der komplexen Steuerung der KWL durch Luftmenge und -temperatur durch den der WL quasi aufgezwungenen  Abluftstrom der Zentralstaubsaugeranlage vorzubeugen, wird oft mit Schaltungstricks wie der „Partyschaltung“ gearbeitet. Je nach  Art und Weise dieser „Einbindung“ wird die KWL  damit zum ungesteuerten Betrieb gezwungen.  

Bei dieser Vorgehensweise sinkt der Wirkungsgrad der Wärmerückgewinnung, schlimmstenfalls wird der Wärmeverlust durch den erzwungenen Luftaustausch noch größer, zumal ein vorhandener Wärmetauscher bei dieser Betriebsart in seinem Wirkungsgrad erheblich eingeschränkt ist.  

 

Die ECOPROTEKT-Home - Lösung

Das ECOPROTEKT – Gerät kann an bestehende oder geplante Zentralstaubsaugeranlagen angeschlossen werden und ermöglicht, dem oben dargestellten Energieverlust durch unkontrollierten Austausch erwärmter Raumluft gegen kalte Außenluft sowie dem „Verschenken“ der nach Verrichtung der Saugarbeit in Wärme umgewandelten vom Zentralstaubsauger aufgenommenen elektrischen Energie.

Grundlegend sorgt das ECOPROTEKT – Gerät durch die partikelabscheidende, strömungs-verlangsamende und schalldämpfende – also wiederum mechanische in Wärmeenergie umsetzende Nachbehandlung des die erläuterte Bewegungs- und Wärmeenergie mitführenden Abluftstromes des Zentralstaubsaugers dafür, das die Abluft und die Energie im Gebäude verbleiben kann.  

Der Grad der Partikelabscheidung ist bedingt durch die  größere Fläche, die Medien-auslegung der Matrix im Gerät und der daraus resultierenden verringerten Strömungsgeschwindigkeit im Vergleich  zu sogenannten „HEPA“ – Filtern, die an Bodenstaubsaugern verbaut werden, wesentlich höher und erreicht die Qualität, die bei der Luftreinigung etwa  in OP-Bereichen gefordert, aber auch bei qualitativ ausgereiften Belüftungssystemen  z. B im ICE schon realisiert wurden.  

Die Schalldämpfung  ist jedem guten mit Zentralstaubsaugern kombinierbaren Abluftschalldämpfer mindestens ebenbürtig.

Wenn das ECOPROTEKT – Gerät in Verbindung mit einem Zentralstaubsauger unter Verzicht auf eine KWL  / WRG eingebaut  oder nachgerüstet wird, kann auf das Abblasen der Saugluft ins Freie  ganz oder in Verbindung mit der Sommer/Winterumschaltung  in der kalten Jahreszeit verzichtet werden,  somit der  Effekt der nachströmenden, kalten  Außenluft unterbunden oder nur im Sommer zugelassen werden. Analoges gilt für die Abwärme aus der aufgenommenen elektrischen Leistung.  

In Verbindung mit KWL mit oder ohne WRG ergibt der Einbau des ECPROTEKT –Gerätes sowohl der  bei Installation  einer Zentralstaubsauganlage als auch als nachträgliche Erweiterung einer bestehenden Anlage eine problemlose Nutzung des Abwärmestromes  aus der ZSA .  

Der Raum, in den die durch das ECOPROTEKT – Gerät vorbereitete  Abluft  der ZSA abgeführt wird, dient unter Wegfall des Staub- und Geruchsproblematik durch die Wirkung des  ECOPROTEKT als Puffer für die Wärmeenergie, die zudem zu Zwecken wie z.B. der gezielten  Abführung  von Feuchtigkeit genutzt werden kann.  

Durch diese Beruhigung der Abluft durch die Expansion in ein Raumvolumen  kann die KWL  ungestört gemäß Ihrer Steuerungsparameter und ohne Schaltungstricks die Staubsaugerabluft abführen und die hier mitgeführte Wärmeenergie im Falle des Vorhandenseins einer WRG mit gutem Wirkungsgrad zur erneuten Erwärmung der Raumluft rückgewinnen. Die Gefahr der Staubablagerung auf Wärmetauschern oder Filterflächen ist durch ECOPROTEKT unterbunden.

 

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