Der Luft-Erdwärmetauscher

Der Wärmebedarf moderner Wohn- und Bürogebäude wird durch energiesparende Bauweise immer geringer. Oft werden zur Beheizung Luftheizsystemen in Verbindung mit kontrollierter Lüftung installiert. Um eine möglichst energieautarkes Heizungssystem realisieren zu können, kann zusätzlich ein Luft-Erdwärmetauscher (L-EWT) eingesetzt werden. Die Funktionsweise zeigt die nachfolgende Abbildung.

Funktionsschema eines Luft-Erdwärmetauschers (Quelle: Rehau)

Aber auch in immer mehr Ein- und Zweifamilienhäusern wird die "kühle Luft aus dem Boden" zum Anheben (Winter) bzw. zur Absenkung (Sommer) der Raumtemperatur genutzt.

Wie die nachfolgende Abbildung zeigt, kann durch den Erdwärmetauscher im Sommer die Temperatur der ins Gebäude strömenden Luft um mehr als 10 °C gesenkt und im Winter um etwa 10 °C (physikalisch korrekt um 10 K) erhöht werden.

Veränderung der Lufttemperatur in einem Luft-Erdwärmetauscher

Die Antriebsenergie für den Ventilator beträgt nur einige Prozent der Energie, die durch das System gewonnen werden kann. Es wird also unbestritten ein Beitrag zum Umweltschutz geleistet.

Es können drei Hauptnutzungen unterschieden werden:

• Gebäude, die im Wesentlichen im Winter Heizenergie benötigen. Das sind überwiegend Wohngebäude. Der L-EWT sorgt dafür, dass der Wärmetauscher im Lüftungsgerät (kontrollierte Lüftung) nicht mehr vereist. Er ersetzt daher andere Bauteile, wie z.B. das Vorheizregister und spart Energie. Im Sommer kann insbesondere in südlichen Ländern auch gekühlt werden.
• Gebäude, die im Sommer gekühlt werden sollen, ohne dass ein Klimagerät installiert wird. In diesem Fall wird im Sommer die Umgebungsluft durch den Luft-Erdwärmetauscher gesaugt und dabei abgekühlt. Die kühle Luft wird anschließend ins Haus geblasen.
• Gebäude, die Heizenergie und Kühlung benötigen. Unter diese Kategorie fallen Verwaltungsgebäude. Der Luft-Erdwärmetauscher kann das konventionelle Kühlaggregat nicht immer vollständig ersetzen, es kann aber die Temperatur der angesaugten Luft deutlich reduzieren. In Verbindung mit passiver Verschattung kann ein angenehmes Raumklima geschaffen werden.

Die Unterscheidung in die Kategorien ist wichtig, da sich die Auslegung eines Luft-Erdwärmetauschers an der Nutzung des Gebäudes orientiert. Während im Wohnungsbau bei guter Planung des Gebäudes die Kühlung im Sommer eine untergeordenete Rolle spielt, ist sie auch bei sorgfältiger Planung bei modernen Verwaltungsgebäuden fast unvermeidbar.

Bei der Planung und Ausführung ist einiges zu beachten, z.B.:

• Querschnitt und Länge der Rohre
• Gefälle der Rohren
• Material der Rohre
• Kondensatabfluss
• Dimensionierung des Rohrs / des Rohrregisters und des Ventilators

Ein Luft-Erdwärmetauscher kann ein solares Luftsystem sinnvoll ergänzen.