Factsheet Recair Enthalpy
saving energy in comfort
1 Einführung Enthalpie-Wärmetauscher
Mit dem Enthalpietauscher wird Folgendes bezweckt: • Rückgewinnung von fühlbarer und latenter Wärme
Der Enthalpie-Wärmetauscher ermöglicht die
• Steuerung der Menge der zurückgewonnenen latenten
Übertragung sowohl von fühlbarer Wärme als auch
Wärme
von latenter Wärme (Feuchte) von der abgekühlten
• Verhindern des Einfrierens des Wärmetauschers
zur erwärmten Strömung. Die Ströme können zyklisch
• Begrenzung des zusätzlichen Druckverlustes durch
(normalerweise im 10-Minuten-Wechsel) mit 4 integrierten motorbetätigten Schiebern umgeleitet werden. Nach dem
Kondensieren und Eisbildung • Regelung der Luftfeuchtigkeit im Gebäude
Wechsel strömt die Kondens- und Kühlluft durch die Kanäle des vorherigen Gegenluftstroms und umgekehrt. Kondenswasser und Eis verdampfen in der
2 Begriffsbestimmungen
Gegenströmung nach dem nächsten Wechsel. Wenn der Wechsel von latenter Wärme (zum Teil) unerwünscht ist,
Außen Zuluft aus der Umgebung oder von außen.
wird der Wechsel der Strömung gestoppt oder er erfolgt in unregelmäßigen Zeitabständen.
innen Benutzte Luft aus dem Innern des Gebäudes
Bei kalten Umgebungsbedingungen werden die fühlbare und die latente Wärme ausgetauscht, um ein trockenes
Zuluft In das Gebäude von außen zugeführte Luft
Innenklima zu vermeiden. Die Sublimation von Eis verhindert das Gefrieren des Wärmetauschers. Bei
Abluft
warmen und feuchten Außenbedingungen wird die Zuluft
Zuluft [kg/h] Luftmassenstrom von Zuluft
Verbrauchte nach außen geleitete Luft.
gekühlt und entfeuchtet.
Abluft [kg/h] Luftmassenstrom von Abluft
Die Abluft nimmt an Temperatur und Feuchte zu. Je nach
T
[K]
Temperatur = Temperatur [°C] + 273,15
Temperatur und Luftfeuchtigkeit nimmt die insgesamt
RH
[-]
relative Feuchte zwischen 0 und 100
übertragene fühlbare und latente Wärme (die Enthalpie)
SP
[Pa] Sättigungsdruck, der maximale
im Vergleich zur fühlbaren Wärme in einem normalen
Dampfdruck eines Luft-
Wärmetauscher um einen Faktor 2,5 zu.
Feuchtigkeitsgemisches (@ RH = 100) = f(T)
Abbildung 1.1 Enthalpie-Wärmetauscher
PP
[Pa] Partialdruck; der Dampfdruck eines Luft-Wasserdampf-Gemisches = f(T, RH)
MM [kg kg] Gewicht der Feuchte bezogen auf das Gewicht der Luft TC
[K] Temperatur der Kondensierung, die Temperatur, bei der das LuftFeuchtigkeitsgemisch zu kondensieren beginnt.
3
SP = 100 • e
( 17,433- 19513,7 ) T 1,27095 1,27095
-44 19,11 SP = 1,625 • 10-44 • T19,11
RH PP = SP • 100
PP ρ0Feuchte Feuchte • ρ0Luft Patm Luft atm–PP
MM =
Gleichung (2.7a) für TC ermöglicht eine exakte
Konstanten
Berechnung der Kondensationstemperatur, mit (2.7b) Patm
[Pa]
101325 (Atmosphärischer Druck)
erhält man eine einfache Annäherung.
ρ0Feuchte [kg/m3] 0,8037 Spez. Gewicht (Dichte) der
(
[
19513,7 19513,7
])
ρ0Luft [kg/m ] 1,293 Spez. Gewicht von Luft
( 1,27095 [ 17,433-ln(0,01• 17,433-ln(0,01• PP PP ]) TC = e 1,27095
Berechnungen
In Computersprache:
Feuchte @ 0 °C, Patm
3
@ 0 °C, Patm
T T ρ(T) = ρ0 T 273,15 ρ(T) == ρ0 ρ(T) ρ0 273,15 T 273,15
ρ(T) = ρ0
(2.1)
273,15 T
273,15 thermischen Wirkungsgrads (2.2) von
Zuluft.
T -T T -T εε (2.2) T -T T -T ε T -T ε T -T T -T T -T T -T εε [-] Thermischer Wirkungsgrad (2.2) von T -T Zuluft = Zuluft = Abluft = Zuluft Zuluft =
Zuluft Zuluft Zuluft innen Zuluft innen innen
außen außen außen außen außen außen außen
innen Zuluft Zuluft Zuluft
außen außen außen außen
Tinnen innen -T außen außen innen Abluft.außen Tinnen -T Abluft T -T Abluft Abluft= Tinnen innen -T Abluft Abluft= T -T innen (2.3) Abluft= Tinnen -T -Taußen Abluft T außen Tinnen Abluft= innen -T außen TTinnen -T -Taußen Abluft innen Tinnen innen -T Abluft Abluft Abluft= Abluft= Abluft= T -T außen Gleichung (2.4a) ermöglicht eine exakte Berechnung des innen außen Tinnen -T innen außen
εε ε ε ε
(( (( ((
)) )) ))
19513,7 Sättigungsdrucks SP. Mit Gleichung (2.4b) erhält man 19513,7 SP = 100 • e 17,43319513,7 T 1,27095 SP = 100 • e 17,4331,27095 eine= einfache Annäherung. T SP 100 • e 17,43319513,7 T 1,27095 SP = 100 • e 17,43319,11 1,27095 SP = 1,625 • 10-44 • T T 19,11 SP = 1,625 • 10-44 -44 • T19,11 19513,7 19513,7 19513,7 SP = 100 1,625 •T (2.4a) SP = • ee• 10-44 17,433SP SP = = 100 100 •• RH e• 1017,43317,4331,27095 T 1,27095 SP = 1,625 • T19,11 T 1,27095 T PP = SP • RH 100 PP = SP • RH 19,11 PP SP • RH 100 -44 • T19,11 19,11 SP == 1,625 1,625 10-44 (2.4b) SP = ••• 10 SP = 1,625 10-44 •• T T PP = SP • 100 100 RH RH PP = SP • RH (2.5) PP PP = = SP SP •• 100 100 100 PP ρ0Feuchte PP • MM = ρ0 Feuchte PP • ρ0 P –PP MM = ρ0 Feuchte Luft atm • MM = ρ0 ρ0 P –PP PP Luft atm Feuchte ρ0 P (2.6) • atm–PP Luft MM = ρ0Luft Patm–PP PP ρ0 PP ρ0 Feuchte PP •• MM = = ρ0Feuchte Feuchte MM • P –PP MM = ρ0 ρ0Luft P –PP atm–PP ρ0 P Luft atm Luft atm 19513,7 4 ( 111 lnln [[ 17,433-ln(0,01• 19513,7 PP ]) TC = e ( 1,27095 19513,7 PP ]) 1,27095 ln 17,433-ln(0,01• TC = e ( 1,27095 [ ]) 17,433-ln(0,01• 1 19513,7 PP TC = e
ln ln
0,05054 TC = 198 • PP 0,05054
εZuluft [-] TT Allgemein verwendete Definition des ρ(T) ρ(T) == ρ0 ρ0 273,15 273,15 Zuluft = Zuluft = Zuluft =
11
SP
(2.7a) (2.7b)
100*Exp(17,433-19513,7*Exp(-1,27095*Ln(T)))
MM 621,5778*(PP/(Patm-PP)) TC Exp((1/1,27095)*Ln(19513,7/(17,433Ln(0,01*PP))))
3 Positionen der Schieber
Abbildung 3.2 Symmetrische Position 1 Abluft
Alle vier Schieber können einzeln gesteuert werden. Zur Bestimmung ihrer gegenseitigen Positionen sind die Schieber nummeriert worden, siehe Abb. 3.1.
Zuluft Außenluft
Innenluft 2
3
Abbildung 3.1 Nummerierung der Schieber Abluft
Zuluft
Steuerungsplatine Klappe 4
Abbildung 3.3 Symmetrische Position 2 Die asymmetrischen Positionen können benutzt werden,
Klappe 1
wenn Zuluft und Innenluft (im Vergleich zu symmetrischen Zuluft
Klappe 3
Abluft Außenluft
Innenluft
Klappe 2
Je nach den Umgebungsbedingungen im Gebäude werden unterschiedliche Positionen gewählt.
Abluft
2
3
Zuluft
Die Abbildungen 3.2 und 3.3 zeigen die Positionen der Schieber und die Strömungen bei den gängigsten Positionen des Enthalpie-Austauschers. Diese beiden
Positionen) umgekehrt gerichtet sind oder wenn Abluft
Positionen werden die symmetrischen Positionen genannt.
und Außenluft je nach den Positionen der Ventilatoren
Der Zuluftstrom und der Abluftstrom verlaufen symmetrisch
umgekehrt gerichtet sind. Es ist möglich zwischen
durch die Enthalpie-Austauscher. Aus diesem Grund
symmetrischen und asymmetrischen Positionen zu
werden diese Positionen auch als symmetrisch
wechseln, wodurch die Abfuhr und die Zufuhr zum
bezeichnet. In beiden Fällen bleiben die Richtungen der
Gebäude geändert werden. Die asymmetrische Position
Ströme außerhalb der Recair-Enthalpie unverändert.
2 muss benutzt werden, wenn die Schaltung
In der symmetrischen Position 1: Klappe 1 = unten;
ausgeschaltet ist oder wenn keine Feuchte (ganz oder
Klappe 2 = oben; Klappe 3 = oben; Klappe 4 = unten.
teilweise) ausgetauscht wird. Das Kondenswasser aus der
In der symmetrischen Position 2: Klappe 1 = oben;
Abluft muss abgeleitet werden, wenn Klappe 1 oben ist.
Klappe 2 = unten; Klappe 3 = unten; Klappe 4 = oben.
In der asymmetrischen Position 1: Klappe 1 = unten;
Die symmetrische Position 2 ist die Stand-by-Position.
Klappe 2 = oben; Klappe 3 = oben; Klappe 4 = unten.
Diese Position muss benutzt werden, wenn die Schaltung
In der asymmetrischen Position 2: Klappe 1 = oben;
ausgeschaltet ist oder wenn keine Feuchte (ganz oder
Klappe 2 = unten; Klappe 3 = unten; Klappe 4 = oben.
teilweise) ausgetauscht wird. Das Kondenswasser aus der Abluft muss abgeleitet werden, wenn Klappe 1 oben ist. 5
Abbildung 3.4 Asymmetrische Position 1
Abbildung 3.6 100% Bypass-Position
Abluft Zuluft
Außenluft
Zuluft
2
Innenluft
Abluft 3
1 2
Abbildung 3.5 Asymmetrische Position 2
3.2 Abkürzung Alle Schieber können in jede Stellung zwischen
Zuluft
„halboben“ und „halbunten“ gesteuert werden. Damit lässt
Abluft Außenluft
Zuluft 3
sich eine Abkürzung zwischen zwei Strömungen an derselben Seite des Wärmetauschers herstellen, beispielsweise von Außen- zu Abluft oder von Innen- zu Zuluft. Dies kann nützlich sein, wenn sich zwischen dem
Innenluft
Abluft 2
Enthalpietauscher und der Abluft oder zwischen Enthalpietauscher und der Zuluft ein Kondensator oder Verdampfer einer Wärmepumpe befindet. Über den Kondensator oder Verdampfer kann zusätzliche Luft geführt werden oder die Innenluft kann umgewälzt werden. Diese
3.1 Bypass
Funktion ist für Ausgleichslüftungsanlagen ohne Heiz- oder
Zur Herstellung eines 100-prozentigen Bypasses können
Kühlelemente nicht sinnvoll. Abbildung 3.7 zeigt den
die beiden Schieber an einer Seite oben oder unten
Wärmetauscher mit Schieber Nr. 2 leicht geöffnet.
positioniert werden. In diesem Fall können ein oder zwei Ströme vollständig gesperrt werden und 100% der Luft
Abbildung 3.7 Wärmetauscher mit leicht geöffnetem
wird am Wärmetauscher vorbei geführt. Abbildung 3.6
Schieber Nr. 2
zeigt eine der vier möglichen Bypass-Stellungen.
1
2
6
Taußen > TC innen
4 Steuerung
Taußen < 0 4.3Tgilt, < TC innen Wenn Gleichung vorhandene Feuchte außen muss die erhalten bleiben.
Die Steuerung der Recair-Enthalpie besteht aus zwei Teilen: • Wintersituation, wenn Außentemperatur
(4.3)
Die Schieber müssen betätigt werden:
Innentemperatur
TC Tinnen Kondensation oder durch Eisbildung 1. w enn eine> durch außen verursachte Druckzunahme auftritt und/oder
Die Steuerung hängt von den folgenden Parametern ab: Tinnen
[K] Die Innentemperatur
2. bevor Wasser abläuft. Wasser läuft ab, wenn der Wasserfilm an den Wänden RHinnen > RH Tinnen Tröpfchen > T soll bildet. soll
RHinnen
[-]
TC
[K] Die Kondensationstemperatur der Abluft
Die relative Feuchte innen
Die im Wärmetauscher durch Kondensation verursachte
im Sommer oder Kondensationstemperatur
Druckerhöhung ist gering. Auch in extremen
der Zuluft im Winter
Wintersituationen beträgt die Druckzunahme weniger als
Taußen
[K] Die Außentemperatur
0,1 Pa/min. Es kann Wasser ablaufen, wenn der
RHaußen
[-]
Wasserfilm an den Wänden des Wärmetauschers mehr
Tsoll
[K] Die Solltemperatur
als 100 µm beträgt. Bei extremen Winterbedingungen
RHsoll
[-]
beträgt die Zunahme der Dicke < 3 µm/min. Zur
Die relative Feuchte außen Sollwert der relativen Feuchte
Vermeidung einer durch Änderung der Wetterbedingungen 4.1 Wintersituation
verursachten Abnahme der ausgetauschten Feuchte ist eine
Je nach der RHsoll und der RHinnen sind zwei Regeln zu
Wechselhäufigkeit nicht öfter als alle 10 Minuten
beachten:
erwünscht. Liegt die Temperatur unter 0 und über -15°C,
1. Wenn die Temperaturen und die Feuchten derart sind,
beträgt das empfohlene Intervall 10 Minuten. Fällt die
dass keine Kondensation möglich ist, (Gleichung 4.1),
Temperatur jedoch unter -15°C, sollte die Schalthäufigkeit
hat die Betätigung der Schieber keinen Einfluss auf die
auf alle 4 Minuten erhöht werden, um ein Einfrieren der
transportierte Wärme.
Schieber zu verhindern.
Taußen > TC innen
(4.1)
4.1.2 Asynchroner Intervall Die Menge der auszutauschenden Feuchte lässt sich
2. Um das Einfrieren zu vermeiden, müssen die Schieber
Taußen betätigt 0 werden, T < TCbeide immer wenn T > RH Tinnen 4.1.1 RHSchalthäufigkeit < außen innen soll
einer Ein-Aus-Steuerung der Schaltung ist gering. Die
Der Hauptgrund zur Wiederherstellung der
relativ langen Zeiträume von 10 min erschweren die
Luftfeuchtigkeit ist, ein trockenes Raumklima zu vermeiden
genaue Steuerung der RH.
undRH die latente Wärme zuTerhalten. > RH > T soll TC innen > T soll innen außen
innen
7
Eine höhere Schalthäufigkeit führt zu einer schmaleren
Während der Verdampfung ist TZuluft relativ niedrig, sie liegt
Temperatur- und Feuchtigkeits-Steuerungsbandbreite, erhöht
sogar unter Tinnen. Wenn alles Wasser verdampft ist, steigt
allerdings die virtuelle Leckage!
TZuluft an.
Taußen > TC innen 4.2 Sommersituation
Abbildung 4.1 zeigt diesen Effekt in einem
In Sommersituationen lässt sich die Feuchte aus dem
Änderungszeitraum von 10 Minuten (innen 22 °C 60%;
Taußen < 0 zum Abluftstrom Taußen < TC Zuluftstrom austauschen. Die Menge der innen
außen 25 °C 90%). Aus Gründen des Komforts muss die
übertragenen Energie ist größer und die Temperatur der
Schalthäufigkeit relativ gering sein, empfohlen werden
Zuluft ist geringer. Der Austausch von Feuchte ist nur
Intervalle von 4 Minuten.
kondensieren kann, siehe (4.4).
Abbildung 4.1 Temperaturen im Wärmetauscher
T >der T sollFeuchtigkeit ist das Der Hauptgrund innen > RH soll Verwerfen der fühlbaren Wärme und/oder der Feuchtigkeit im Innenklima. Wenn der Zustand (4.4) und
TCaußen > Tinnen eine der Gleichungen in (4.5) gilt, müssen die Schieber betätigt werden.
RHinnen > RH soll or T innen > T soll
25
(4.4)
24
Temperatur [˚C]
T 0 Tinnen Taußen < TC innen TC außen außen
23 22 21 20 19 18
0
2
6
8
10
12
14
16
18
20
Zeit [min] außen
(4.5)
4
innen
Zuluft
Abluft
4.2.2 Asynchroner Intervall Die Menge der auszutauschenden Feuchte lässt sich
Je nach Außenklima kann die Kondensationsmenge im
regeln. Bei einem asynchronen Intervall (beispielsweise
Sommer viel höher als im Winter sein. Die Schieber
4 – 10 – 4 – 10 min) wird die Feuchte nur teilweise
müssen betätigt werden:
ausgetauscht. Durch die Änderung des Intervalls kann die
1. um eine durch Kondensation verursachte Erhöhung des
RHinnen gesteuert werden. Asynchrone Intervalle sind
Druckverlustes zu vermeiden; 2. bevor Wasser abläuft
selten. In fast allen Situationen, wenn Taußen > Tinnen, und TCaußen > Tinnen, ist eine Kühlung und eine Entfeuchtung erforderlich.
Die im Wärmetauscher durch Kondensation verursachte Druckerhöhung ist gering. Auch in extremen Sommersituationen beträgt die Druckzunahme weniger als 0,3 Pa/min. Es kann Wasser ablaufen, wenn der Wasserfilm an den Wänden des Wärmetauschers mehr als 100 µm beträgt. Bei extremen Sommerbedingungen beträgt die Zunahme der Dicke < 10 µm/min. Das Ausmaß der Verdampfung in einem bestimmten Zeitraum ist nicht konstant. Die Menge des Kondenswassers wird am Anfang des Zeitraums in der benutzten Luft verdampft. 8
5 Enthalpie-Wirkungsgrad
Die übertragene Energiemenge hängt von den Innen- und
Die Definition nach (5.1) wird in europäischen EN- und
- Enthalpie ε(2.1) definiert.Enthalpie Um den Wirkungsgrad der
Außenbedingungen ab. Die fühlbare Wirkung wird nach Zuluft
Zuluft-Enthalpie =
außen
amerikanischen ARI-Normen benutzt. Dennoch sind alle
Enthalpieinnen - Enthalpieaußen Feuchtigkeitsübertragung anzugeben, kann der Enthalpie-
Wirkungsgrade von -∞ bis ∞ möglich. Zum Beispiel zeigt
Wirkungsgrad nach (5.2) definiert werden:
Abbildung 5.1 gleiche Enthalpien für innen und außen und die Temperaturen sind verschieden, was unbegrenzte Auswirkungen hat! Zuluft-Enthalpie =
(5.1)
Enthalpieinnen - Enthalpieaußen
Zuluft-Enthalpie =
potentielle fühlbare Wärmeübertragung
Zuluft-Enthalpie =
mcp (Tinnen - Taußen )
6
2
RH=20
RH=40
20
25
Temperatur [˚C]
Iso-Enthalpie-Linie
RH=60
Innen- und Außenbedingung
RH=80
RH=100
30
Nenner steht die gesamte mögliche fühlbare Wärme.
Abbildung 5.2 zeigt den fühlbaren Wirkungsgrad (2.2)
4
15
Wärme und der ausgetauschten latenten Wärme. Im
16
8
28˚C 32%
RH=0
=
100 % betragen. und den Enthalpie-Wirkungsgrad (5.1 und 5.2) sowie die Menge an ausgetauschter Feuchte bei Winterbedingungen.
0
Feuchtigkeitsgehalt [g kg]
22˚C 60%
(5.2)
Nach dieser Definition kann der Wirkungsgrad bis zu
10
10
mcp (Tinnen - Taußen )
18
12
5
Zuluft-Enthalpie =
20
14
0
mcp (TZuluft -Taußen ) + m·hc(mm Zuluft - mmaußen )
ε
Im Zähler steht die Summe der ausgetauschten fühlbaren
mcp (TZuluft -Taußen ) + m·hc(mm Zuluft - mmaußen )
ε
=
potentielle fühlbare Wärmeübertragung
Abbildung 5.1 Psychrometrisches Diagramm von 2 fühlbare Wärme + latente Wärme Zuständen mitübertragene gleicher Enthalpie
ε
Zuluft-Enthalpie =
EnthalpieZuluft - Enthalpieaußen
ε
übertragene fühlbare Wärme + latente Wärme
ε
Die Abbildung 5.2 zeigt die Ergebnisse für: Tinnen
20 °C
RHinnen
60 %
Taußen variable RHaußen
80 %
TCinnen
12 °C
Strömung
150 m3h
Typ Wärmetauscher RE400
ε
Zuluft-Enthalpie
>
ε
Zuluft
für Außentemperaturen < 12 °C.
9
Abbildung 5.2 Wirkungsgrad und ausgetauschte Feuchte
Obwohl ein Wirkungsgrad > 100 % widersinnig
als Funktion der Außentemperatur bei Winterbedingungen
erscheint, zeigt diese Definition den Unterschied zwischen dem nur fühlbaren und dem Enthalpie-Austausch und
Wirkungsgrad [-]
1
0,8
0,5
0,6
0
0,4
-0,5
0,2
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
0
Feuchtigkeitsübertragung [g kg]
1
1,5
-1
ähnelt dem mit Wärmepumpen benutzten COP.
1,2
2
Außentemperatur [˚C] Enthalpie (5.1)
Enthalpie (2.1)
Enthalpie (5.2)
6 Leckage Alle Recair-Wärmetauscher sind auf Leckagen geprüft worden. Üblich ist eine Leckage von 0,5 % der Nennströmung. Die durch die Betätigung der Schieber verursachte virtuelle Leckage ist gering. In den meisten
Feuchtigkeitsübertragung
Situationen beträgt das Schaltintervall 10 min, die Abbildung 5.3 zeigt den fühlbaren Wirkungsgrad (2.2)
Schaltzeit ist kürzer als 1 s. Die Menge zwischen zwei
und den Enthalpie-Wirkungsgrad (5.1) und (5.2) sowie die
Schiebern leckt (~28 l für RE400). Die mittlere
Menge von ausgetauschter Feuchte bei Sommer-
Gesamtleckage (Leckagen ohne und mit Schieber
bedingungen. Die Abbildung zeigt die Ergebnisse für:
betätigung) ist geringer als 0,6 % des Nennstroms.
Tinnen
22 °C
Dieser Wert ist im Verhältnis zur durchschnittlichen
RHinnen
50 %
Leckage bei Nennbetrieb klein (normalerweise einige
Taußen variable RHaußen
80 %
TCaußen
variable
Strömung
150 m3h
Prozent).
7 Druckverlust und Wirkungsgrad
Typ Wärmetauscher Recair enthalpy 400 mm
ε
Zuluft-Enthalpie
>
ε
Zuluft
für Außentemperaturen > 25 °C.
Der Druckverlust und der fühlbare Wirkungsgrad sind eine Funktion der Strömung. Der Enthalpie-Wirkungsgrad wird
Abbildung 5.3 Wirkungsgrad und ausgetauschte Feuchte
von den Innen- und Außenbedingungen bestimmt (siehe
als Funktion der Außentemperatur bei Sommerbedingungen
Abb. 5.2 und 5.3). Auch der fühlbare Wirkungsgrad und der Druckverlust werden von den Innen- und Außenbedingungen leicht beeinflusst. Berechnungen für
1
bestimmte Strömungen und Bedingungen können von
2
0,8
Recair geliefert werden. Die Abbildungen 7.1 und 7.2
1,5
0,6
1
0,4
0,5
0,2
Wirkungsgrad [-]
2,5
0
22
24
26
28
30
32
34
36
38
40
0
Außentemperatur [˚C] Enthalpie (5.1)
10
Enthalpie (2.1)
Enthalpie (5.2)
Feuchtigkeitsübertragung
Feuchtigkeitsübertragung [g kg]
1,2
3
zeigen den Wirkungsgrad und den Druckverlust als Funktion der Strömung bei trockenen Bedingungen.
Abbildung 7.1 Fühlbarer Wirkungsgrad als Funktion der
8 Abmessungen
Strömung Abbildung 8.1 Abmessungen Recair-Enthalpie 100
Länge
98
Wirkungsgrad [-]
96
Breite
94
92 90
Höhe
88
86 84 82 80
0
50
100
150
200
250
300
Strom [m3h] RE400
RE250
Abbildung 7.2 Druckverlust als Funktion der Strömung 140
RE 250
RE 400
Höhe [mm]
250
400
Breite [mm]
414
414
Länge [mm]
540
540
Gewicht [kg]
6,41
9
Druckverlust [Pa]
120 100
Die exakten Abmessungen werden auf Wunsch als
80
3D-dxf-Datei oder als IGS-Datei geliefert.
60 40 20 0
0
50
100
150
200
250
300
Strom [m 3h] RE400
RE250
11
9 Anschluss
Sobald der Enthalpie-Austauscher eingeschaltet wird, ist eine Erfassung erforderlich, da die zuvor erfassten
Der Enthalpie-Austauscher kann auf zwei verschiedene
Schieberpositionen gelöscht werden.
Arten angeschlossen werden, seriell und digital. Der serielle Anschluss gibt mehr Möglichkeiten. Die Schieber
Der Wärmetauscher kann von den Luftströmen symmetrisch
sind nummeriert, damit ihre jeweiligen Positionen
(Abb. 3.2 und 3.3), asymmetrisch (Abb. 3.4 und 3.5)
eindeutig definiert werden können, siehe Abb. 9.1.
durchströmt oder (Abb. 3.6) umgangen werden. Die folgenden Schieberpositionen sind dann möglich:
Abbildung 9.1 Schiebernummerierung Tabelle 9.1 Mögliche Kombinationen von Schiebern, Steuerungsplatine
Ihre Bezeichnungen und Befehle
Klappe 4
Schieber Schieber Schieber Schieber Position
Klappe 1
Klappe 3
4
Befehl
2
3
unten
oben
oben
unten
1
oben
unten
unten
oben
2 standby
Heizung 2 SM 2
unten
oben
unten
oben
3
Kühlung 1 SM 3
oben
unten
oben
unten
4
unten unten unten unten 5
Klappe 2
Strömungs- Modus
1
muster symmetr.
asymm.
Bypass
Heizung 1 SM 1
Kühlung 2 SM 4 Bypass 1 SM 5
unten
unten
oben
oben
6
Bypass 2 SM 6
oben
oben
unten
unten
7
Bypass 3 SM 7
oben oben oben oben 8
Bypass 4 SM 8
Die Position der Schieber nach “init”ist SM 3.
Die Steuerungsplatine befindet sich an der Seite, an der das Steuerungskabel den Enthalpie-Wärmetauscher verlässt. Wir empfehlen, diese Seite in der warmen Position
9.1 Steuerungskabel
zu belassen, um die Lebensdauer zu erhöhen. Für eine
Das Steuerungskabel (Abb. 9.2) besteht aus zehn Leitern
einwandfreie Funktion des Enthalpie-Austauschers werden
für die Stromversorgung, die serielle Schnittstelle RS485
insgesamt 8 Positionen von 4 Schiebern benötigt. Jeder
und die digitale Schnittstelle.
Schieber kann in der unteren Stellung (angegeben mit ‚unten‘) oder in der oberen Stellung (angegeben mit ‚oben‘)
Abbildung 9.2 Steuerungskabel
stehen. Darüber hinaus können die Schieber für die Abkürzungsfunktion einzeln teilweise geöffnet werden. Die Enthalpie-Steuerung arbeitet im Betrieb mit genau ausgerichteten Schieberpositionen. Damit der EnthalpieAustauscher einwandfrei funktioniert, müssen diese Positionen nach jeder Inbetriebnahme zunächst erfasst werden. Diese Erfassung erfolgt im Rahmen der Initialisierungs-Sequenz, die automatisch startet, nachdem der Befehl „init“ erteilt wurde. 12
Tabelle 9.2 Hauptanschlusskabel
Die serielle Kommunikation liefert wichtiges Feedback, das für die korrekte Schiebersteuerung genutzt werden Kontakt
kann. Die Enthalpie-Elektronik ist so konzipiert, dass sie
Kontakt
Bezeichnung
Farbe
1
USpeise 24 V
braun 1
allerdings nutzen Recair-Geräte sicherheitshalber den
2
Masse
rot 9
folgenden Feedback-Regelkreis. Dieser Regelkreis sorgt
die Schieber ohne Feedback perfekt steuern kann,
3
Daten – (B)
orange 2
jederzeit für eine einwandfreie Kommunikation, so dass
4
Daten + (A)
gelb 10
bspw. Interferenzen die Steuerbefehlsausführung nicht
5
Digitaalausgang grün 3
6
Masse
beeinflussen können.
blau 11
7
Digitaleingang 1 violett 4
9.3 Enthalpie-Steuerung
8
Digitaleingang 2 grau 12
Der RE250 und der RE400 bieten mehrere Optionen zur
9
Digitaleingang 3 weiß 5
Steuerung und Überwachung der Schieber, die auf
10
Digitaleingang 4 schwarz 13
verschiedene Arten eingesetzt und ausgelegt werden können. Der Enthalpie-Steuersatz antwortet auf jeden Befehl und erzielt eine Stabilisierung des Prozesses,
9.2 Serielle Kommunikation
indem ein Feedback-Regelkreis darauf aufgebaut wird.
Der Enthalpie-Wärmetauscher kann über eine serielle
Der folgende Ablaufplan ist ein Beispiel für eine stabile
RS485-Kommunikationsschnittstelle gesteuert werden.
Steuerung. Die Initialisierung ist in diesem Ablaufplan
Diese Art der Kommunikation lässt gegenüber der digitalen
nicht enthalten, allerdings sollte bei Einschalten der
Kommunikation im Hinblick auf die Steuerung der Schieber
Schiebersteuerung die Initialisierung immer der erste
und das von den Schiebern gemeldete Feedback mehr
Befehl sein.
Möglichkeiten zu. Die Kommunikationsparameter finden sich in Tabelle 9.3. Tabelle 9.3 Kommunikationsparameter Parameter
Wert
Kommunikationsart
RS-485 (2-adrig)
Baud-Rate
9600
Daten-Bits
8
Stop-Bits
1
Strömungssteuerung
keine
Paritäts-Bits
keine
13
Abbildung 9.3 Enthalpie-Steuerung
Tabelle 9.4 Zusammenfassung
1. Sende Befehl
2. Antwort OK?
Nein
Ja 3. Schieber arbeiten?
Ja
Ja
Init
Initialisierung
SM
Modus auf schalten
SC
Schieber auf Abkürzung
POS
Schieberposition einstellen
INPOS
Einstellen, wenn in Position
MAXOPEN
Max. Offenstellung einstellen
4. Position zu jedem Schieber abfragen
ISHOMED
Anfangsergebnis einstellen
STATE
Schieberstatus einstellen
5. Zu jedem Schieber abfragen, ob Position erreicht
Zwischen dem Befehl und dem Wert und zwischen den
Nein 6. Warnung / Fehler
1. Wenn die Enthalpie-Steuerung die Schieber schalten muss, beginnt der Prozess mit dem entsprechenden Befehl. 2. Wird der Befehl korrekt empfangen, antwortet die Enthalpie-Steuerung mit OK. Sobald diese Antwort angezeigt wird, kann der nächste Schritt (Block 3) erfolgen. Ist diese Antwort jedoch noch nicht erteilt worden, sollte der Befehl wiederholt gesendet werden, bis mit OK bestätigt wird. 3. Im nächsten Schritt wird geprüft, ob sich die Schieber noch bewegen. Erst wenn die Schieber stehen, können die Positionen einwandfrei überprüft werden. Die Antwort der Enthalpie-Steuerung für diesen Befehl erfolgt in Form einer Zahl, die die Bewegung anzeigt. Erst wenn mit “1” geantwortet wird, haben die Schieber die Bewegung gestoppt, so dass der Prozess zum nächsten Schritt übergeht. Solange die Antwort nicht “1” lautet, muss die Schieberbewegung überprüft werden, bis die Antwort “1”lautet. 4. Schritt 4 ist nicht unbedingt erforderlich, kann jedoch nützlich sein, um die Funktion der Schieber zu überprüfen. 5. Der letzte Schritt besteht darin, zu überprüfen, ob die Schieber die vorgesehene Position erreicht haben. Hat ein Schieber die korrekte Position nicht erreicht, kann dies auf Eisbildung oder ein anderes Hindernis hindeuten. Diese Informationen können mithilfe eines Warn- oder Fehlersignals zu Wartungszwecken verwendet werden. Zudem kann dieses Signal dazu dienen, weitere Probleme zu verhindern. Hat der Schieber seine korrekte Position erreicht, kann der nächste Befehl gesendet werden.
14
Funktion
schalten
Nein
7. B ereit für neuen Befehl
Befehl
zwei Werten im Befehl Abkürzung, ist ein Zwischenraum erforderlich. Der Abkürzungswert liegt zwischen 0 und 255, je nachdem, ob der Schieber geschlossen oder halb offen ist. Der Abkürzungswert muss von 0 ausgehend eingestellt werden. Die Hysterese beträgt etwa 15. 9.4 Digitaleingabe Tabelle 9.5 Digitaleingaben ein 1 ein 2 ein 3 ein 4 Schieber Schieber violett grau weiß schwarz
Schieber Schieber Funktions-
1
2
3
4
art
L
L
L
L
unten
oben
oben
unten
Heizung 1
H
L
L
L
oben
unten
unten
oben
Heizung 2
L
H
L
L
unten
oben
unten
oben
Kühlung 1
H
H
L
L
oben
unten
oben
unten
Kühlung 2
L
L
H
L
unten
unten
unten
unten
Bypass 1
H
L
H
L
unten
unten
oben
oben
Bypass 2
L
H
H
L
oben
oben
unten
unten
Bypass 3
H
H
H
L
oben
oben
oben
oben
Bypass 4
X
X
X
H
unten
oben
unten
oben
init
H = 15 V, L = 0.....3 V, X = jeder Wert
9.5 Leistung
Abbildung 10.2 Steuerungsplatine am Montageort von
Die Leistungsaufnahme beträgt 1,7 W bei 20 °C.
Motor 3 und 4
Die Leistungsaufnahme beim Schalten beträgt 26 W bei 20 °C.
10 Anschlüsse an der Steuerungsplatine Abb. 10.1 zeigt die Steuerungsplatine des EnthalpieAustauschers. Die Anschlusskennzeichnung ist rot angegeben. Die Steuerungsplatine befindet sich am Montageort von Motor 3 und 4 (siehe Abb. 10.2). Abbildung 10.1 Steuerungsplatine des Recair Enthalpy J4 J1
J3
J2
Hauptanschluss
Das Hauptanschlusskabel muss an den “Hauptanschluss“ angeschlossen werden. Das Kabel für Motor 1 an “J1“. Das Kabel für Motor 2 an “J2“. Das Kabel für Motor 3 an “J3“. Das Kabel für Motor 4 an “J4“.
15
Recair bv Vijzelweg 16 NL-5145 NK Waalwijk P.O. Box 721 NL-5140 AS Waalwijk Tel. +31 (0)416 347 110
[email protected] www.recair.com
DU 3-2013
Fax +31 (0)416 348 926
