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Erdwärme
Temperierung der zugeführten Außenluft durch einen Erdwärmetauscher senkt hohe Lufttemperaturen im Sommer. Durch die zentrale Frischluftansaugung ergeben sich wesentliche Vorteile der Frischlufttechnik für die erzielbare Wohnqualität. So ist es möglich, im Winter die Frischluft durch einen Erdwärmetauscher vorzuwärmen bzw. im Sommer zu kühlen.
Ein Passivhaus benötigt die Lüftungsanlage zur Aufrechterhaltung der energetischen
Qualität
sowie zur Gebäudebeheizung. Der zuverlässige
Betrieb
der Lüftungsanlage ist essentiell. Grundsätzlich besteht bei hohen Wärmerückgewinnungsgraden immer die Gefahr der Wärmetauschervereisung. Zur Vereisungsvermeidung können im Passivhaus nur zwei Varianten angewandt werden.
Erstens: Frostschutz über eine vorgeschaltete Defrosterheizung, welche die Frischluft bei Gefahr erwärmt.
Zweitens: Einsatz eines Erdwärmetauschers.
Kühlung
Wohnungslüftungsanlagen sind keine Klimaanlagen. Ein Gebäude aktiv zu kühlen, liegt nicht in deren Konzeption. Die dafür notwendigen Volumenströme würden den Rahmen für eine entsprechende Kanalnetzintegration sprengen. Mit einem Luftvolumenstrom von 100 m3/h lassen sich selbst bei 18°C Zulufttemperatur (z.B. aus einem Erdwärmetauscher), bei einer Innenraumtemperatur von 26°C, lediglich ca. 250 W Kühllast abführen. Ein vergleichsweise geringer Wert, wenn man Kühllasten durch unzureichende Verschattung kompensieren möchte.
Allerdings kann die Lüftungsanlage dafür sorgen, Temperaturspitzen zu mildern, z. B. über einen Erdwärmetauscher in Verbindung mit einem kontinuierlichen Sommerbetrieb oder durch erhöhte Volumenströme von kühler Nachtluft.
Erdwärmetauscher
Bei einem Erdwärmetauscher werden Lüftungsrohre im Erdreich verlegt. Über diese Rohre wird die Frischluft angesaugt, hierdurch im Winter vorgewärmt und im Sommer abgekühlt.
Der Vorwärm- bzw. Kühleffekt ist möglich, weil das Erdreich gegenüber der Außenluft geringeren jährlichen Temperaturschwankungen unterliegt. Tiefer als ca. 1,0 m liegt die
Temperatur
des Erdreiches ganzjährig im Plusbereich. Für die
Effizienz
der Erdwärmenutzung ist entscheidend, dass eine Mindestverlegetiefe realisiert, bzw. in jedem Fall zumindest Frostfreiheit gewährleistet wird.
Erdwärmetauscher können dann eingesetzt werden, wenn die Frischluft über eine Sammelleitung angesaugt wird, d. h. bei zentralen Be- und Entlüftungsanlagen.
Art und
Effizienz
der Wirkung eines Erdwärmetauschers ist von verschiedenen Faktoren abhängig. Sie werden unter Kapitel 11.7. detailliert beschrieben.
Durch entsprechende Konzeption des Erdwärmetauschers kann gewährleistet werden, dass die zugeführte Frischluft ganzjährig im Plusbereich liegt. Ist dies nicht der Fall, kann der
Wärmetauscher
der Lüftungsanlage vereisen, wenn das anfallende Kondensat gefriert.
Der Kühleffekt im Sommer wird bei Erdwärmetauschern oft überschätzt. Um wirksam mit Lüftungssystemen zu kühlen, sind deutlich höhere Volumenströme notwendig als bei der hygienischen Auslegung - das Ziel im Wohnungsbereich - vorgesehen. Temperaturspitzen können mit Erdwärmetauschern jedoch gemildert werden.
Mangelhafte Verschattung, d. h. hohe solare Wärmegewinne im Sommer, kann die Frischlufttechnik im Wohnungsbau nicht ausgleichen.
Sporen- oder Bakterienbildung in Erdwärmetauschern sind bei fachgerechter
Planung
und Ausführung nahezu ausgeschlossen. Verschiedene Untersuchungen bescheinigen Erdwärmetauschern sogar eine Art Filterwirkung. Die Sporen- und Bakterienkonzentrationen in der Außenluft waren meist höher als in der Raumluft des Gebäudes nach Durchströmung des Erdwärmetauschers.
Um einen hygienisch einwandfreien
Betrieb
zu gewährleisten, sind jedoch folgende Voraussetzungen zu beachten:
Dichtheit des Erdwärmetauschers
Filter vor dem Erdwärmetauscher (mind. G4)
Vermeidung von Kondensatansammlungen durch automatisch umschaltbare Ansaugung (kein Sommerbetrieb) oder durch Gefälle des Erdwärmetauscher zu einem Kondensatablauf (bei ganzjährigem Betrieb)
Spülung des Erdwärmetauschers nach Montagefertigstellung
Vorteile von Erdwärmetauschern:
Kein Einfrieren nachfolgender Plattenwärmetauscher
Frischluftvorerwärmung im Winter reduziert Heizenergiebedarf
Frischluftabkühlung im Sommer erhöht Behaglichkeit
Die erzielbaren Wärmegewinne steigen nicht proportional mit zunehmender Länge des Erdwärmetauschers an. Die sinnvoll realisierbare Länge für übliche Anwendungen im Wohnungsbereich liegt bei maximal 50 Metern. Zwar steigt der Energiegewinn mit zunehmender Länge an, ebenso jedoch auch der Druckverlust im System. Druckverlust und Wärmelieferung müssen also in einem ausgewogenen Verhältnis stehen. Dies gilt es, im Vorfeld abzuschätzen.