16. Juli 2015 Autor: Dr. Manfred Stahl

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Kreuzstrom-Plattenwärmeübertrager: Die Diskussion geht weiter

Donnerstag ist Techniktag. In cci Branchenticker vom 9. Juli haben wir den Beitrag von Remo Hotz in cci Wissensportal „Warum Kreuzstrom-Plattenwärmeübertrager so effizient sind“ vorgestellt. Dazu gibt es nun eine Stellungnahme von Prof. Christoph Kaup, dessen Beitrag „Für Platten-WRG wird’s eng“ in cci Zeitung 03/2015 (gemeinsam erstellt mit Dr. Manfred Stahl) von Hotz kritisiert wird.

Prof. Christoph Kaup (Abb. Howatherm)Prof. Christoph Kaup (Abb. Howatherm) Der Beitrag "Warum Kreuzstrom-Plattenwärmeübertrager so effizient sind" (Artikelnummer cci38390) steht hier. Sie finden am Artikel auch Kommentare von Rüdiger Heß, MJS Air Klima GmbH und von Christian Zywicki, Menerga GmbH. Nachfolgend das Statement von Prof. Kaup zu diesem Beitrag.

Die Herleitungen von Remo Hotz in seinem Beitrag, basierend auf den Ausführungen des VDI Wärmeatlas (WA), sind völlig korrekt. Allerdings kann ich die Schlussfolgerungen aus den Herleitungen und die hieraus abgeleiteten Quintessenzen in Bezug auf meine Veröffentlichungen nicht nachvollziehen. Der Aussage von Herrn Hotz
„Es gibt mehrere Gründe, keine quervermischten Plattenwärmeübertrager in der Raumlufttechnik einzusetzen. Die notwendigen Einbauten würden den Druckverlust und die Kosten unnötig erhöhen, der Temperaturänderungsgrad würde im Vergleich zum reinen Kreuzströmer aber verringert“ muss ich widersprechen. Vielmehr werden entsprechende Einbauten verwendet, um die Strömung an einer Mischung quer zur Strömungsrichtung zu hindern. Zwischen den Fluidströmen findet gerade keine Quervermischung statt, wenn bei Plattenwärmeübertragern beide Ströme zum Beispiel durch Lamellen bewusst geführt werden.
„Quervermischung“ ist laut Definition ein Stoff- und/oder Wärmeaustausch eines Fluids quer zu seiner Strömungsrichtung, der teilweise oder vollständig ausgebildet sein kann. Vor diesem Hintergrund sind die Aussagen von Herrn Hotz
„Es gibt mehrere Gründe, keine quervermischten Plattenwärmeübertrager in der Raumlufttechnik einzusetzen. Die notwendigen Einbauten erhöhen Druckverlust und Kosten, der Temperaturänderungsgrad wird im Vergleich zum reinen Kreuzströmer aber reduziert“
falsch und irreführend, da gerade im quervermischten Wärmeübertrager Einbauten nicht erforderlich sind.
Um meine Aussagen in den genannten Publikationen wissenschaftlich korrekt darzustellen, habe ich explizit auf die „ungünstigere“ Stromform mit dem Hinweis einer möglichen Verbesserung hingewiesen. Kaup:
„Bei einem quervermischten Kreuzstrom sind Übertragungsgrade über 57 % nur mit zusätzlichen Gegenstromanteilen physikalisch realisierbar.“
Diese Aussage ist nach wie vor richtig und wird durch die Aussagen des Beitrags von Herrn Hotz bestätigt:
„So sind mit dem beidseitig quervermischten Übertrager maximal nur knapp 57 % erreichbar.“
Demnach können Übertragungsgrade über 57 % nur mit höheren Gegenstromanteilen und damit höheren „Korrekturfaktoren“ erreicht werden, also einer Annäherung an den optimalen Gegenstrom.

Unabhängig von der akademischen Diskussion über das prinzipielle Erreichen von Übertragungsgraden, die nach der Ökodesign-Verordnung EU 1253/2014 ab 2016 gefordert werden, verkennt Herr Hotz, dass es keine isolierte Frage ist, ob die Übertragungsgrade überhaupt und irgendwie erreicht werden können, sondern ob die Übertragungsgrade bei gleichzeitig niedrigen Differenzdrücken erreichbar sind - und dies insbesondere bei Strömungsgeschwindigkeiten und daraus resultierenden Abmessungen der Komponenten, die in einem üblichen und noch vertretbaren Rahmen liegen.

In diesem Zusammenhang sind in Raumlufttechnischen Geräten notwendige Leerkammern zur Anströmung von Plattenwärmeübertragereinheiten zu berücksichtigen. Auch muss der Bauraum für die notwendige thermische Umgehung (Bypass) der Wärmerückgewinnung nach EU 1253/2014 vorgesehen werden (siehe Anhang III der Verordnung).

Zum Schluss sei erwähnt, dass die Verordnung nicht für Plattenwärmeübertrager, sondern für RLT-Geräte gilt. Und diese müssen letztlich auch den elektrischen Grenzwert des SFPint einhalten. Ein WRG-Hersteller kann daher einen Plattenwärmeübertrager nicht isoliert betrachten, sondern muss ihn in Kombination mit dem RLT-Gerät auch unter hygienischen Kriterien beurteilen.

Prof. Christoph Kaup, Howatherm Klimatechnik GmbH, Brücken

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Artikelnummer: cci35046
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