Wozu braucht man in Wohnräumen eine Feuterückgewinnung

Herkömmliche Wohnungslüftungsanlagen haben heutzutage in der Regel Wärmerückgewinnung.
Die Lüftungsanlage soll den Wohnkomfort steigern und die Wärmerückgewinnung soll die Heizkosten senken.
Dabei wird das Haus im Winter stark ausgetrocknet. Dies lässt sich ingenieursmäßig anhand des so genannten h-x-Diagramms, also einer grafischen Dartsellung der Luftzustände, nachweisen.
Ursache ist die Tatsache, dass kalte Außenluft (im Winter) absolut nur wenig Feuchtigkeit haben kann (trotz eventuell hoher relativer Luftfeuchte, d.h. also auch wenn es im Winter draußen Nebel hat, ist diese Luft absolut nicht sehr feucht).
Diese absolut recht trockene Luft kommt, egal ob mit Lüftungsanlage oder durch Fensterlüftung, ins Haus und wird im Haus auf Zimmertemperatur erwärmt.
Dabei wird die absolute Luftfeuchtigkeit nicht verändert, da mit einer herkömmlichen Lüftungsanlage oder mit einem offenen Fenster die einströmende Luft weder befeuchtet noch entfeuchtet wird.
Die relative Luftfuechtigkeit sinkt mit der steigenden Lufttemperatur aber deutlich ab, so dass an kalten Wintertagen Luft mit ca. 10-15 % relativer Luftfeuchtigkeit in die Wohnräume gelangt.

Ein 4-Personen-Haushalt gibt durchschnittlich etwa 6-12 Liter Wasser an die Raumluft ab (durch Verdunstung über die Lunge/Schleimhäute, die Haut, waschen, kochen, bügeln, Pflanzen, usw.).

Bei einem Luftwechsel von nur 150 m³/h reicht diese abgegebene Feuchtigkeit nicht aus, in den Wohnräumen einen Behaglichkeitszustand von mindestens 35 % relativer Luftfeuchte zu erreichen.

  • Je kälter die Außenluft,
  • je höher der Luftwechsel,
  • je weniger Personen, Pflanzen, Tiere, usw. im Haus sind,
  • desto trockener wird die Wohnraumluft im Winter werden.

Aus diesem Grund schreibt die DIN 1946 "Raumlufttechnische Anlagen" und ebenso die nachfolgende Europanorm für Wohngebäude einen Luftwechsel von nur ca. 30m³/h pro Person vor, an sehr kalten Tagen gar nur die Hälfte.
Damit soll eine unnötig hohe Außenluftrate, welche die Raumluft im Winter noch stärker austrocknen würde, vermieden werden.

Zahlreiche Firmen bieten aber genau das Gegenteil dessen an, was wissenschaftlich nach dem h-x-Diagramm und nach der DIN 1946 empfohlen wird.
Diese Firmen stellen die Wirkungsweise der Wärmerückgewinnung gewissen- und verantwortungslos über die Behaglichkeit der Raumluftqualität, verkaufen also Lüftungsanlagen kombiniert mit Wärmepumpensystemen, welche z.B. 450 m³/h und mehr Außenluftrate lüften und damit das Raumklima in den Wohnräumen im Winter um mehr als das 3-fache, was für einen 4-Personen-Haushalt gemäß DIN vorgeschrieben wäre, austrocknen.
Die erheblich zu trockene Raumluft lässt die menschlichen Schleimhäute im Winter zu stark austrocknen, weshalb Krankheitserreger leichter in die Schleimhäute eindringen können. Der Mensch wird anfälliger für durch Luft zu übertragende Krankheiten (z.B. Erkältungskrankheiten, usw.) und für chronische Atemwegserkrankungen (z.B. Asthma, Bronchitis, usw.).
Der Sinn der überhöhten Luftwechselraten besteht nur darin, der Wärmepumpe mehr Luft zuzuführen, damit diese mehr Energie umsetzen kann, also stärker ausgelegt werden kann.

Korrekte Wärmerückgewinnungswärmepumpensysteme setzen daher nicht zu viel Luftwechselrate durch das Wohnhaus durch und saugen zusätzlich Außenluft ein, um dem Wärmetauscher mehr Luft zuzuführen. (z.B. Nibe 600, Tecalor 303).
Die Beimischung von Abluft und Außenluft hat im Winter aber Grenzen, da sonst der Wärmeatauscher zu oft vereist und wieder abgetaut werden muss.
Aus diesem Grund gibt es (recht teure) Kombigeräte, welche eine begrenzte Menge Abluft, also eine begrenzte Menge Luftwechsel durch das Wohnhaus saugen, zusätzlich aber eine hohe Außenluftrate durch die Wärmepumpe leiten und das anfallende Kondensat vor dem Wärmepumpenwärmetauscher in einem vorgeschalteten Kreuzstromwärmetauscher abscheiden, damit der Wärmepumpenwärmetauscher nicht so häufig vereist. (z.B. Tecalor LWZ 403, nicht LWA, oder Bartl ECO 1LCI, ist aber noch nicht marktreif).
Diese Geräte sind jedoch sehr teuer, i.d.R. ähnlich teuer als eine Erdwärmepumpe und zusätzliche Lüftungsanlage mit WRG.
Da die Erdwärmepumpe grundsätzlich das bessere System ist, werden derartige Kombigeräte selten verkauft.

Wenn die Lüftungsanlage nicht nur Wärmerückgewinnung, sondern auch noch Feuchterückgewinnung hat, kann das grundsätzliche Problem der zu trockenen Raumluft in den Wohnräumen im Winter gelöst bzw. entschieden verringert werden.

Wie funktioniert eine Lüftungsanlage mit Wärme- und Feuchterückgewinnung?

Grundsätzlich muss die Anlage die Feuchtigkeit der Abluft (aus den Feuchträumen Küche, Bad, WC, Hauswirtschaftsraum, usw.) teilweise zurückgewinnen, also an die zu erwärmende einströmende Außenluft abgeben, ohne dabei Geruch oder hygienische Nachteile zu verursachen.
Gleichzeitig muss die Energie der Abluft genutzt werden, um die einströmende Außenluft zu erwärmen.
Das Ganze ist also ein Zusammenspiel von fühlbarer Wärme und latenter Wärme.

Hierzu gibt es verschiedene Lösungsmöglichkeiten:

Regenerative Anlagen

Ein Regenerator-Wärmetauscher ist eine schwere drehbare Scheibe mit wabenartigen Luftöffnungen. Die feuchtwarme Abluft strömt durch, erwärmt dabei die Masse dieses Rades (man nennt dies Rotor). Zusätzlich lagert sich die Luftfeuchtigkeit in den wabenartigen Öffnungen an die Oberflächenstruktur an (Adsorption).

Dabei dreht sich der Rotor weiter in einen Bereich des Gerätes, wo die Abluft nicht mehr durchströmen kann, sondern die Außenluft den Rotor in die andere Richtung durchströmt.
Dabei nimmt die Außenluft die Wärme und Feuchtigkeit an der Oberflächenstruktur auf, wird also als erwärmte und befeuchtete Zuluft in die Wohnräume geblasen.
Indem mehr Wärme als Feuchte zurückgewonnen wird, entsteht kein kritischer Bereich von Kondensatbildung, d.h. die Zuluft ist stets relativ trockener als die Abluft.

Mit derartigen Regenerativen Systemen lassen sich je nach Größe, Masse, Beschichtungsmaterial, Drehzahl des Rotors, usw. Feuchterückgewinnungsgrade von 0-70 % erzielen.

Dies verbessert das Wohnklima, d.h. die Raumluftqualität der Wohnräume, gegenüber einer Lüftungsanlage ohne Feuchterückgewinnung sehr deutlich.

Lüftungsanlagen mit Rotor-Wärmetauscher gibt es weltweit schon seit vielen Jahren.

Durch Rotor-Stillstand bzw. minimale Rotordrehzahl kann im Sommer ein Bypassbetrieb sehr einfach erreicht werden.

Osmotische Anlagen (Membranwärmetauscher)

Diese Systeme arbeiten nicht mit einem Rotor-Wärmetauscher, sondern ebenso als die herkömmlichen Wärmerückgewinnungsanlagen nur mit einem Plattenwärmetauscher (meistens als KreuzGegenstromWärmetauscher).
Ein herkömmlicher Plattenwärmetauscher hat undurchlässige Platten, d.h. kann zwar Wärme übertragen aber keine Feuchtigkeit.

Der Membran-Plattenwärmetauscher hat wasserdiffusionsdurchlässige Membranen.
Diese können Wärme und einen gewissen Anteil Feuchtigkeit übertragen.
Da sich abluftseitig eine dauerhaft feuchte Oberfläche bildet, müssen die Membranen antibakteriell beschichtet sein.
Derartige Anlagen sind technisch weniger aufwändig als Rotor-Anlagen und erreichen Feuchterückgewinnungsgrade von ca. 0-25 %.
Langzeiterfahrungen gibt es hierzu noch nicht.
Beim Hersteller Zehnder Comfosystems kann man den Membranwärmetauscher herausnehmen und den herkömmlichen Aluminium-Plattenwärmetauscher wieder einsetzen, je nachdem ob man Feuchterückgewinnung möchte oder nicht.