Wärmerückgewinnungssysteme für Lüftungsgeräte – Energieeffizienz in Industrie & Gewerbe

Wärmerückgewinnungssysteme sind ein zentraler Baustein moderner Lüftungs- und Klimageräte – insbesondere in Industrie, Gewerbe, Bädern, Rechenzentren und öffentlichen Gebäuden. Sie nutzen die Energie der Abluft, um die einströmende Außenluft vorzuheizen oder zu vorkühlen. So sinken Heiz- und Kühlbedarf, Betriebskosten und CO₂-Emissionen deutlich – bei gleichzeitig stabilem Raumklima und hoher Betriebssicherheit.

Dieser Artikel erläutert, welche Wärmerückgewinnungssysteme in Lüftungsgeräten eingesetzt werden, wie sie funktionieren und worauf es in industriellen Anwendungen, Schwimmbädern und anderen anspruchsvollen Einsatzbereichen ankommt. Er ist Teil des Themenclusters zu energieeffizienter Klimatechnik und Regelung.

Ein Wärmerückgewinnungssystem (WRG) sorgt dafür, dass die Energie der Abluft nicht ungenutzt nach außen abgegeben wird, sondern gezielt auf die Zuluft übertragen wird – ohne dass sich die Luftströme mischen. Die Zuluft wird dabei vorerwärmt (im Winter) oder vorkonditioniert (im Sommer), bevor nachgeschaltete Heiz- oder Kühlsysteme eingreifen.

Typische Ziele von Wärmerückgewinnungssystemen:

- Reduzierung des Heiz- und Kühlenergiebedarfs

- Stabilisierung der Temperatur- und Feuchtebedingungen im Gebäude

- Entlastung nachgeschalteter Kälte- und Heizsysteme

- Verbesserung der Gesamtenergieeffizienz von Lüftungsanlagen

- Beitrag zur Erfüllung gesetzlicher Effizienz- und CO₂-Vorgaben

Gerade in Industriehallen, Bürogebäuden, Schwimmbädern, Museen, Krankenhäusern und Schulen ist Wärmerückgewinnung heute Stand der Technik. In vielen Projekten ist eine Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung die Grundlage, um Energieaudits zu bestehen oder Förderprogramme zu nutzen und das Energiekonzept zukunftssicher auszulegen.

In Lüftungsgeräten kommen je nach Anwendung, Hygieneanforderungen und baulichen Gegebenheiten verschiedene WRG-Systeme zum Einsatz. Die wichtigsten sind:

1. Plattenwärmetauscher

Plattenwärmetauscher arbeiten mit getrennten Luftströmen, die durch dünne Platten voneinander getrennt sind. Zwischen den Platten findet der Wärmeaustausch statt, ohne dass sich Zu- und Abluft vermischen.

Merkmale:

- Keine Vermischung von Zu- und Abluft

- Geeignet für Anwendungen mit hohen Hygieneanforderungen

- In Kreuz- oder Gegenstrom-Anordnung für unterschiedliche Wirkungsgrade

- Kompakte Bauweise, gut integrierbar in RLT-Geräte

Typische Einsatzbereiche:

- Krankenhäuser und Pflegeeinrichtungen

- Laborbereiche und Reinräume

- Lebensmittelindustrie

- sensible Produktionsumgebungen, in denen Luftübertragungen ausgeschlossen werden müssen

2. Rotationswärmetauscher (Rotationswärmerad)

Beim Rotationswärmetauscher nimmt ein rotierendes Speicherrad in der Abluft Wärme (und ggf. Feuchte) auf und gibt sie in der Zuluft wieder ab.

Merkmale:

- Hohe Rückwärmgrade möglich

- Optional mit Feuchterückgewinnung (hygroskopische Beschichtungen)

- Sehr energieeffizient bei kontinuierlichem Betrieb

- Gut für große Luftmengen und variable Betriebszustände

Typische Einsatzbereiche:

- Büro- und Verwaltungsgebäude

- Industrie- und Logistikhallen

- Komfortklimaanwendungen mit langen Betriebszeiten

Ob ein Rotationswärmetauscher sinnvoll ist, hängt u. a. von den Hygieneanforderungen und der gewünschten Feuchterückgewinnung ab. Die Regelungstechnik übernimmt die Drehzahlsteuerung des Rotors und passt den WRG-Anteil an die Betriebsbedingungen an. Mehr zu Regelungsstrategien:
https://www.hansa-klima.de/wiki/regelungstechnik-lueftungsanlage/

3. Kreislaufverbundsysteme (KVS)

Beim Kreislaufverbundsystem zirkuliert ein Flüssigkeitskreislauf (z. B. Sole oder Wasser) zwischen einem Register im Abluft- und einem Register im Zuluftstrom. Wärme wird über den Flüssigkeitskreislauf übertragen, die Luftströme bleiben vollständig getrennt.

Merkmale:

- Strikte Trennung der Luftströme – ideal bei kontaminierter oder geruchsbelasteter Abluft

- Flexible Aufstellung von Zu- und Abluftgeräten (auch räumlich getrennt)

- Gute Regelbarkeit über Pumpendrehzahl und Ventile

- Eignung für nachträgliche Integration in Bestandsanlagen

Besonders wichtig in:

- Krankenhäusern und Isolierbereichen

- Laboren und Prozesslüftungen

- Bereichen mit kritischen Medien in der Abluft

- Anwendungen mit großen Abständen zwischen Zu- und Abluftgeräten

4. Weitere Systeme und Kombinationen

Je nach Anwendung kommen zusätzlich z. B. zum Einsatz:

- Wärmerohrsysteme (Heatpipes)

- Kombinierte WRG- und adiabate Kühlsysteme

- Speziallösungen in Verbindung mit freier Kühlung oder Kälteanlagen

Gerade in komplexen Projekten werden Wärmerückgewinnung, freie Kühlung, Verdunstungskühlung und mechanische Kälte zu einem Gesamtsystem kombiniert, das je nach Außentemperatur und Last automatisch den wirtschaftlichsten Betriebszustand wählt.

In der Industrie geht es nicht nur um Komfort, sondern häufig um Prozessstabilität und Energieoptimierung:

- In Produktionshallen muss Prozesswärme abgeführt und gleichzeitig die Zugänglichkeit für Mitarbeitende gesichert werden.

- In Bädern und Schwimmhallen stehen Entfeuchtung, Korrosionsschutz und Wärmerückgewinnung der feuchten Abluft im Fokus.

- In Rechenzentren gilt es, sensible IT-Technik sicher und energieeffizient zu kühlen.

Moderne RLT-Geräte mit integrierter Wärmerückgewinnung helfen, diese Anforderungen zu erfüllen und gleichzeitig Energie- und Betriebskosten deutlich zu senken.

Je nach System, Auslegung und Betriebsweise sind Energieeinsparungen von bis zu 80 % gegenüber einer Anlage ohne Wärmerückgewinnung möglich. Die genaue Einsparung hängt von einer Reihe von Einflussfaktoren ab:

- Temperaturdifferenz zwischen Innen- und Außenluft

- Rückwärmgrad des eingesetzten Wärmetauschers

- Laufzeiten der Anlage und Luftvolumenströme

- Kombination mit weiteren Effizienzmaßnahmen (z. B. adiabate Kühlung, freie Kühlung, drehzahlgeregelte Ventilatoren)

- Qualität der Regelungsstrategie (Bypassfunktionen, Nachtabsenkung, bedarfsgerechte Volumenstromregelung)

In vielen Fällen ist Wärmerückgewinnung ein wesentlicher Baustein, um Energieaudits positiv zu bestehen, Effizienzklassen zu erreichen und Förderprogramme nutzen zu können. Einen übergeordneten Überblick bietet der Cluster-Artikel:
https://www.hansa-klima.de/wiki/energieeffiziente-klimatechnik-regelung/

In modernen Anlagen wird Wärmerückgewinnung häufig mit weiteren energieeffizienten Technologien kombiniert, um das gesamte Jahr über optimale Betriebszustände zu erreichen:

Freie Kühlung
Nutzung kühler Außenluft oder niedriger Umgebungstemperaturen zur Entlastung der Kältemaschine. In Übergangs- und Winterzeiten kann ein Teil oder sogar die gesamte Kühlleistung über freie Kühlung abgedeckt werden (siehe Wiki „Freie Kühlung“).

Verdunstungskälte / adiabate Kühlung
Zusätzliche Abkühlung durch Verdunstung von Wasser, insbesondere bei trockener Außenluft. Dies kann vor oder nach der WRG eingesetzt werden, um Effizienz und Komfort zu steigern (siehe Wikis „Verdunstungskälte“ und „Adiabate Kühlung“).

In einem gut geregelten System werden Wärmerückgewinnung, freie Kühlung, Verdunstungskühlung und mechanische Kälte so kombiniert, dass jeweils der wirtschaftlichste und energetisch sinnvollste Betriebszustand gewählt wird. Die Regelungstechnik übernimmt dabei die Aufgabe, Ventilatoren, Klappen, Pumpen und Kälteanlagen intelligent zu steuern:
Regelungstechnik Lüftungsanlage

Für eine optimale Performance von Wärmerückgewinnungssystemen sind mehrere technische und planerische Faktoren entscheidend:

- Korrekte Dimensionierung von Wärmetauscherfläche und Luftvolumenströmen

- Berücksichtigung von Druckverlusten und Ventilatorauslegung (SFP-Werte)

- Hygienegerechte Konstruktion (z. B. gemäß VDI 6022)

- Geeignete Regelungsstrategie (Bypass, Umschaltung, Frostschutz, Kombination mit Kälte/Heizung)

- Einbindung in Gebäudeleittechnik und Monitoring-Systeme

- Berücksichtigung von Wartungs- und Reinigungszugänglichkeit

HANSA unterstützt Planer:innen und Betreiber von der Konzeption über die Auslegung bis hin zur Inbetriebnahme – inklusive Simulationen, Variantenvergleich, Integration in bestehende Anlagen und Prüfung von Fördermöglichkeiten.

- Industrie- und Produktionshallen

- Büro- und Verwaltungsgebäude

- Schwimm- und Freizeitbäder

- Rechenzentren und Serverräume

- Museen, Kirchen und Kulturbauten

- Krankenhäuser, Pflegeeinrichtungen und Labore

- Schulen, Kitas und Bildungseinrichtungen

Überall dort, wo hohe Laufzeiten und nennenswerte Luftvolumenströme vorliegen, amortisieren sich effiziente Wärmerückgewinnungssysteme meist in kurzer Zeit.