Berechnung der Wärmelast von Desiccant-Entfeuchtern: Ingenieurmethodik für Lüftungs- und Klimasysteme

Autor: Technikabteilung Mycond

Die präzise Berechnung der von einem Adsorptionsentfeuchter eingetragenen Wärmelast ist ein kritischer Schritt bei der Planung eines effizienten Lüftungs- und Klimasystems. Eine fehlerhafte Bewertung der während des Adsorptionsprozesses entstehenden Wärmeflüsse kann zu gravierenden Problemen beim Raumklima und der Energieeffizienz der Gesamtanlage führen. Diese Ingenieurmethodik erläutert die Schlüsselaspekte der Wärmebilanz und liefert klare Berechnungsalgorithmen, um den optimalen Betrieb des Systems sicherzustellen.

Warum die Berechnung der Wärmelast von Desiccant-Entfeuchtern wichtig ist

Desiccant-Entfeuchter unterscheiden sich grundlegend von Kondensationssystemen hinsichtlich des Mechanismus der Feuchteabfuhr und der thermischen Effekte. Kondensationstrockner entfernen Feuchte, indem sie die Luft unter den Taupunkt abkühlen, sodass Wasserdampf an kalten Oberflächen der Wärmetauscher kondensiert. Desiccant-Entfeuchter hingegen nutzen Adsorption – das physikalische Anhaften von Wassermolekülen an der Oberfläche des Adsorbens (Silicagel, Zeolith oder Molekularsiebe).

Der entscheidende Unterschied besteht darin, dass der Desiccant-Prozess mit einer signifikanten Temperaturerhöhung der Luft einhergeht – verursacht durch die Freisetzung der Adsorptionswärme. Dieser Temperaturanstieg hängt von der Menge der entfernten Feuchte, der Art des verwendeten Adsorbens und den Besonderheiten des Regenerationsbetriebs ab.

Ein typischer Ingenieurfehler ist die Extrapolation von Erfahrungen mit Kondensationstrocknern auf Desiccant-Systeme. Während Kondensationstrockner die Lufttemperatur nur geringfügig ändern, können Desiccant-Geräte sie deutlich erhöhen. Die Missachtung dieses Effekts führt zu:

• Überhitzung des Raums durch unberücksichtigt zugeführte Wärme
• Unzureichender Leistung des Kühlsystems, das die zusätzliche Wärmelast nicht kompensiert
• Erhöhtem Energieverbrauch zur Kompensation der nicht berücksichtigten Wärme
• Nicht-Erreichen der projektierten Raumklimaparameter

Physikalische Grundlage: Umwandlung von latenter Wärme in fühlbare Wärme (sensible heat)

Zum Verständnis der thermischen Prozesse ist es wichtig, zwei Arten von Wärmeenergie klar zu unterscheiden:

• Latente Wärme — die in Wasserdampf verborgene Energie, die die Temperatur nicht verändert. Sie wird beim Verdampfen verbraucht und bei der Kondensation freigesetzt. Gemessen in kJ/kg der entfernten Feuchte.
• Fühlbare Wärme (sensible heat) — Energie, die die Temperatur eines Stoffes direkt verändert, ohne seinen Phasen- oder Feuchtegehalt zu ändern.

Der Adsorptionsprozess findet statt, wenn Wassermoleküle aus der Luft an der porösen Struktur des Desiccant-Materials anhaften. Dabei wird Adsorptionswärme frei, deren Höhe in etwa der Kondensationswärme entspricht — rund 2500 kJ/kg Wasser. Dies ist auf die Ähnlichkeit der physikalischen Prozesse zurückzuführen: In beiden Fällen wechseln Wassermoleküle vom gasförmigen in einen stärker gebundenen Zustand (adsorbiert oder flüssig).

Im psychrometrischen h,x-Diagramm (Mollier-Diagramm) wird der Adsorptionsprozess als Linie nach rechts unten dargestellt: Der Feuchtegehalt nimmt ab (Entfeuchtung), während die Temperatur steigt (Erwärmung). Kondensationsentfeuchtung hingegen verläuft nach links unten: Sowohl Feuchtegehalt als auch Temperatur sinken. Genau dieser Richtungsunterschied ist entscheidend für das Verständnis der Wärmelast von Desiccant-Systemen.

Gemäß den Anforderungen der ISO 7730, die Parameter des thermischen Komforts definiert, kann eine Temperaturerhöhung von mehr als 2°C gegenüber dem Soll-Wert zu Unbehagen führen. Daher muss der Temperaturanstieg nach dem Desiccant-Entfeuchter zwingend kompensiert werden.

Quellen der Wärmelast im Desiccant-Entfeuchter

Betrachten wir vier Hauptquellen der Wärmelast in einem Desiccant-Entfeuchter:

1. Adsorptionswärme — die Hauptwärmequelle, die direkt im Prozessluftstrom freigesetzt wird, wenn Wassermoleküle an der Oberfläche des Desiccants anhaften. Der Anteil dieser Komponente an der Gesamtwärmelast hängt von der Gerätekonstruktion, dem Verhältnis der Adsorptions- zu Regenerationssektoren und der Effektivität der Wärmeisolierung zwischen ihnen ab.
2. Wärmeübertragung aus dem Regenerationssektor — in diesem Sektor wird das Adsorbens erhitzt, um die Adsorptionsfähigkeit wiederherzustellen (Desorption der Feuchte). Die Regenerationstemperatur hängt vom Desiccant-Typ ab: Silicagel benötigt niedrigere Temperaturen aufgrund geringerer Desorptionsenergie, Molekularsiebe höhere aufgrund stärkerer Bindungen in der kristallinen Struktur. Ein Teil dieser Wärme wird trotz vorhandener Spülzonen durch Wärmeleitung des Rotors an die Prozessluft übertragen.
3. Mechanische Wärme — entsteht durch die Rotation des Rotors und den Betrieb der Ventilatoren, bei denen elektrische Energie teilweise in Wärme umgewandelt wird. Gemäß DIN EN 13053, die Bewertungsmethoden für Lüftungsgeräte festlegt, beeinflusst die mechanische Effizienz der Ventilatoren die Menge der dem Luftstrom zugeführten Wärme.
4. Wärmeverluste über das Gehäuse — bei unzureichender Wärmeisolierung des Gehäuses kann ein Teil der Wärme aus dem Regenerationssektor durch die Gehäusewände in die Prozessluft übergehen.

Die Summe dieser Quellen bildet die Gesamtwärmelast des Desiccant-Entfeuchters, wobei die Adsorptionswärme die dominierende Quelle bleibt, da sie unmittelbar mit der entfernten Feuchtemenge verknüpft ist.

Berechnungsmethodik über die Massenbilanz der Feuchte

Die Basis für eine erste Abschätzung der Wärmelast ist die Berechnung über die Massenbilanz der Feuchte. Nachfolgend ein schrittweiser Algorithmus:

Schritt 1: Bestimmung der Luftparameter

Bestimmen der Ein- und Austrittsparameter der Luft am Entfeuchter (Temperatur, Feuchtegehalt) mithilfe des psychrometrischen Diagramms oder Berechnungstabellen gemäß ASHRAE 62.1, das Anforderungen an die Innenluftqualität festlegt.

Schritt 2: Berechnung des Massenstroms trockener Luft

Ist ein Volumenstrom vorgegeben, wird der Massenstrom über die Luftdichte bestimmt, die von Temperatur und Druck abhängt. Der Massenstrom trockener Luft ist die Grundlage für alle weiteren Berechnungen der Wärmebilanz.

Schritt 3: Bestimmung der entfernten Feuchtemenge

Die Masse der entfernten Feuchte ergibt sich als Produkt aus Massenstrom trockener Luft und der Differenz des Feuchtegehalts am Ein- und Austritt des Entfeuchters.

Schritt 4: Berechnung der Adsorptionswärme

Die Adsorptionswärme wird berechnet, indem die Masse der entfernten Feuchte mit der spezifischen Adsorptionswärme multipliziert wird. Die spezifische Adsorptionswärme hängt vom Adsorbens ab: Für Silicagel beträgt sie etwa 2400–2600 kJ/kg aufgrund der intermolekularen Bindungsenergie beim Übergang von Wasser aus dem gasförmigen in den adsorbierten Zustand; für Molekularsiebe ist sie höher aufgrund stärkerer Bindungen in der kristallinen Struktur.

Schritt 5: Bestimmung des Temperaturanstiegs

Der Temperaturanstieg ergibt sich aus dem Verhältnis der Adsorptionswärme zum Produkt aus Massenstrom der Luft und der spezifischen Wärmekapazität der Luft.

Schritt 6: Bestimmung der tatsächlichen Austrittstemperatur

Die tatsächliche Austrittstemperatur umfasst den Grundanstieg durch die Adsorptionswärme plus zusätzliche Anteile aus Regeneration, mechanischer Wärme und Wärmeverlusten. Diese Zusatzanteile werden anhand der konstruktiven Merkmale des Geräts abgeschätzt oder vom Hersteller bereitgestellt.

Wichtig: Diese Methodik ist vereinfacht und für Vorabschätzungen geeignet. Eine genaue Berechnung erfordert Herstellerdaten oder eine detaillierte Modellierung der Wärmeübertragungsprozesse gemäß DIN EN 308, die Prüfmethoden für Wärmeaustauscher festlegt.

Berechnungsmethodik über die Änderung der Enthalpie der Luft

Ein genauerer Ansatz zur Bestimmung der Wärmelast des Desiccant-Entfeuchters ist die Berechnung über die Änderung der Enthalpie der Luft. Diese Methode berücksichtigt automatisch sowohl die Temperatur- als auch die Feuchteänderung in einem einzigen Parameter.

Die Enthalpie feuchter Luft ist die Summe der Enthalpien der trockenen Luft und des Wasserdampfs. Nach der Adsorptionsentfeuchtung ändert sich die Enthalpie: Sie sinkt durch die Feuchteabfuhr (geringerer Wasserdampfanteil), steigt jedoch zugleich durch die höhere Temperatur der trockenen Luft (aufgrund der Adsorptionswärme).

Die Wärmelast für das Kühlsystem ergibt sich als Produkt aus dem Luftmassenstrom und der Differenz zwischen der Enthalpie nach dem Entfeuchter und der Zielenthalpie für die Zuluft in den Raum.

Zur Veranschaulichung: Wenn der Entfeuchter 1000 m³/h Luft mit Anfangsparametern von 25°C und 60% relativer Feuchte (Enthalpie 50,2 kJ/kg) behandelt, die Feuchte bis auf 30% relative Feuchte reduziert und die Luft danach etwa 35°C und 20% relative Feuchte (Enthalpie 55,8 kJ/kg) aufweist, dann beträgt die Kühllast das Produkt aus Luftmassenstrom und der Enthalpiedifferenz (55,8 - 50,2 = 5,6 kJ/kg). Hinweis: Diese Werte sind illustrativ; in realen Projekten werden sie auf Basis der tatsächlichen Betriebsbedingungen, der Raumanforderungen und der Geräteeigenschaften bestimmt und können nicht ohne entsprechende Umrechnung übertragen werden.

Gemäß EN 13779, die Anforderungen an die Lüftung von Nichtwohngebäuden festlegt, ist die exakte Enthalpieberechnung eine notwendige Voraussetzung für die korrekte Auslegung von Lüftungs- und Klimaanlagen.

Einfluss konstruktiver und betrieblicher Parameter

Die quantitativen Kennwerte der Wärmelast eines Desiccant-Entfeuchters hängen maßgeblich von verschiedenen konstruktiven und betriebsseitigen Parametern ab:

1. Verhältnis der Flächen der Adsorptions- und Regenerationssektoren — eine größere Regenerationsfläche erhöht die Wärmeübertragung in den Prozessstrom, verbessert aber zugleich die Wiederherstellung des Adsorbens. Das optimale Verhältnis wird anwendungsspezifisch unter Berücksichtigung der Ziel-Luftparameter festgelegt.

2. Temperatur der Regenerationsluft — höhere Temperaturen beschleunigen die Desorption und steigern die Regenerationseffizienz, erhöhen jedoch auch die Wärmeübertragung in den Prozessstrom. Silicagel benötigt geringere Regenerationstemperaturen aufgrund niedrigerer Desorptionsenergie, während Molekularsiebe aufgrund stärkerer Bindungen höhere Temperaturen erfordern.

3. Rotationsgeschwindigkeit des Rotors — beeinflusst die Kontaktzeit des Adsorbens mit der Prozess- und Regenerationsluft. Die optimale Drehzahl hängt von der Eingangsluftfeuchte, dem geforderten Entfeuchtungsgrad und den Eigenschaften des Adsorbens ab.

4. Sättigungsgrad des Adsorbens — stärker gesättigtes Adsorbens hat eine geringere Adsorptionseffizienz, erwärmt sich jedoch weniger, da der Adsorptionsprozess verlangsamt ist. Der Sättigungsgrad hängt von der Regenerationseffizienz und der Dynamik der Feuchteänderung der Prozessluft ab.

5. Typ des Desiccants — verschiedene Adsorbenzien haben unterschiedliche Adsorptionswärmen aufgrund unterschiedlicher Bindungsenergien, Porenstrukturen und thermischer Stabilität. Silicagel weist z. B. etwa 2400–2600 kJ/kg auf (intermolekulare Bindungsenergie), während Molekularsiebe aufgrund stärkerer Bindungen in der regulären Kristallstruktur höhere Werte zeigen.

6. Vorhandensein von Kühlsektoren — einige Entfeuchterkonstruktionen beinhalten Kühlsektoren, die die Rotortemperatur vor Eintritt in den Prozesssektor senken. Die Wirksamkeit solcher Sektoren hängt von der Kühloberfläche und der Temperatur des Kühlmediums ab.

Es ist wichtig zu verstehen, dass all diese Parameter miteinander verknüpft sind und ihr Einfluss nicht durch einfache Koeffizienten ausgedrückt werden kann. Für eine genaue Bewertung sind Herstellerkennwerte oder eine spezialisierte Modellierung gemäß den Anforderungen der EN 308 zu Prüfmethoden für Wärmeaustauscher notwendig.

Integration des Entfeuchters in die Lüftungs- und Klimaanlage

Die Position des Desiccant-Entfeuchters relativ zu anderen Komponenten der Lüftungsanlage beeinflusst die Gesamtwärmebilanz erheblich. Zwei Hauptvarianten der Integration:

WENN der Entfeuchter hinter dem Kühler installiert ist:

• Die Luft ist bereits teilweise durch Kondensation am Kühler entfeuchtet
• Die Belastung des Adsorbens ist geringer, was seine Lebensdauer verlängert
• Die Temperatur nach der Entfeuchtung ist höher als zuvor, daher ist eine zusätzliche Kühlung erforderlich
• Die Wärmelast des zusätzlichen Kühlers ergibt sich als Produkt aus Luftmassenstrom und der Enthalpiedifferenz zwischen Luft nach dem Entfeuchter und der Zielenthalpie
• Vorteile: geringere Belastung des Entfeuchters, weniger Adsorbens erforderlich
• Nachteile: komplexeres Schema, zusätzlicher Ausrüstungsbedarf, höhere Investitionskosten

WENN der Entfeuchter vor dem Kühler installiert ist:

• Der Entfeuchter arbeitet mit warmer, feuchter Luft mit höherem Feuchtegehalt
• Der gesamte Temperaturanstieg durch die Entfeuchtung wird vom nachfolgenden Kühler kompensiert
• Die Kühlleistung muss deutlich höher ausgelegt werden, um sowohl die Adsorptionswärme als auch die Ausgangswärme der Luft zu kompensieren
• Die Wärmelast des Kühlers ergibt sich als Produkt aus Luftmassenstrom und der Enthalpiedifferenz zwischen Luft nach dem Entfeuchter und der Zielenthalpie
• Vorteile: einfaches Schema, der gesamte Anstieg wird von einem Kühler kompensiert
• Nachteile: höhere Kühlleistung erforderlich, höhere Belastung des Adsorbens, schnellere Erschöpfung der Ressource

Gemäß EN 15251, die Kriterien für die Planung der Innenraumumgebung festlegt, hängt die optimale Konfiguration von Zielparametern, Energieeffizienz, Budget und verfügbarem Platz für die Ausrüstung ab. Die Bestimmung der optimalen Lösung erfordert einen techno-ökonomischen Vergleich statt universeller Regeln.

Typische Ingenieurfehler und Irrtümer

Bei der Planung von Systemen mit Desiccant-Entfeuchtern treten häufig Fehler auf, die zu einer falschen Bewertung der Wärmelast führen:

Fehler 1: Annahme eines isoenthalpen Prozesses — manche Ingenieurinnen und Ingenieure gehen fälschlich davon aus, die Entfeuchtung verlaufe ohne Änderung der Enthalpie. Das führt zur Unterschätzung der Wärmelast. Der Unterschätzungsgrad hängt direkt von der entfernten Feuchtemenge ab: Je mehr Feuchte entfernt wird, desto größer der Fehler. Korrekte Vorgehensweise: den Enthalpiezuwachs berücksichtigen, wie im Abschnitt "Berechnungsmethodik über die Änderung der Enthalpie der Luft" beschrieben.

Fehler 2: Verwendung empirischer Formeln für Kondensationstrockner — Kondensationstrockner ändern die Temperatur typischerweise um 2–3°C (durch Kondensationseffekt und Kompressorarbeit), während Desiccant-Entfeuchter aufgrund des grundlegend anderen Adsorptionsprozesses deutlich größere Anstiege verursachen können. Korrekte Vorgehensweise: Methoden verwenden, die speziell für Desiccant-Systeme entwickelt wurden, wie in den Abschnitten zur Massenbilanz und Enthalpie beschrieben.

Fehler 3: Ignorieren des Einflusses der Regenerationsluft — die Wärmeübertragung aus dem heißen Regenerationssektor kann die Gesamtlast erhöhen, besonders bei hohen Regenerationstemperaturen. Die Zusatzlast hängt von der Regenerationstemperatur und der Rotorkonstruktion, insbesondere der Wärmeisolierung zwischen den Sektoren, ab. Korrekte Vorgehensweise: den Wärmeübertragungsanteil aus der Regeneration einbeziehen, wie im Abschnitt "Quellen der Wärmelast" beschrieben.

Fehler 4: Falsche Bewertung der Parameter nach dem Entfeuchter — unsachgemäße Nutzung psychrometrischer Diagramme oder das Ignorieren von Luftparameteränderungen führt zu einer falschen Bestimmung des Austrittszustands. Korrekte Vorgehensweise: die Austrittsparameter unter Berücksichtigung aller thermischen Effekte korrekt bestimmen, wie im Abschnitt zur Massenbilanz der Feuchte beschrieben.

Fehler 5: Fehlende Kompensation in der Wärmebilanz — die zusätzliche Wärmelast wird bei der Auslegung des Kühlsystems nicht berücksichtigt. Diese Last kann, abhängig von Feuchtelast und Entfeuchterleistung, einen erheblichen Anteil an der Gesamtwärmebilanz des Raumes ausmachen. Korrekte Vorgehensweise: die Wärmelast des Entfeuchters in die Gesamtwärmebilanz des Systems einbeziehen, wie im Abschnitt zur Integration des Entfeuchters beschrieben.

Fehler 6: Nutzung von Katalogdaten ohne Spezifikation der Prüfbedingungen — die in Katalogen angegebenen technischen Daten gelten nur für bestimmte Prüfbedingungen. Ihre Anwendung ohne Anpassung an die tatsächlichen Betriebsbedingungen führt zu Fehlern. Korrekte Vorgehensweise: die Prüfbedingungen beim Hersteller erfragen und Skalierungsmethoden nutzen, wie im Abschnitt zu den Grenzen der Methodik beschrieben.

Grenzen der Methodik und Sonderfälle

Die beschriebenen Methoden zur Berechnung der Wärmelast haben gewisse Einschränkungen, die bei der Planung zu berücksichtigen sind:

Gruppe 1: Temperaturgrenzen — bei niedrigen Temperaturen (unter 5°C) verlangsamt sich die Diffusion der Wassermoleküle, was die Adsorptionseffizienz reduziert. Bei hohen Temperaturen (über 45–50°C) sinkt die Adsorptionskapazität aufgrund thermodynamischer Gesetzmäßigkeiten, da höhere Temperaturen die Desorption begünstigen. Diese Schwellenwerte hängen vom Adsorbens ab und sind keine absoluten Grenzen, sondern Zonen mit deutlich verringerter Effizienz.

Gruppe 2: Grenzfeuchten — bei sehr niedrigen Feuchten (unter 15–20%) sinkt der Partialdruckgradient des Wasserdampfs zwischen Luft und Adsorbens, was die Adsorptionseffizienz verringert. Bei extrem hohen Feuchten sättigt sich das Adsorbens schnell, was häufigere Regenerationen erfordert und die Wärmebilanz verändert.

Gruppe 3: Systeme mit Teilregeneration — ist die Regeneration des Adsorbens unvollständig (unzureichende Temperatur oder Regenerationsdauer), verändert die Anreicherung von Restfeuchte im Adsorbens die thermophysikalischen Eigenschaften und die Adsorptionseffizienz; dies wird in Standardmethoden nicht abgebildet.

Gruppe 4: Systeme mit integrierter Kühlung — einige Entfeuchter enthalten integrierte Wärmetauscher zur Abkühlung des Rotors vor Eintritt in den Prozesssektor. Interne Wärmeflüsse solcher Systeme sind in der Standardmethodik nicht berücksichtigt und erfordern eine separate Analyse.

Gruppe 5: Flüssige Desiccant-Systeme — im Unterschied zu festen Adsorbenzien nutzen flüssige Desiccant-Systeme Lösungen hygroskopischer Salze (LiCl, CaCl2) mit grundlegend anderer Adsorptions- und Wärmefreisetzungsphysik, für die spezialisierte Berechnungsmethoden erforderlich sind.

In all diesen Fällen liefern Standardmethoden nur Näherungswerte. Für genaue Berechnungen sind eine spezialisierte Analyse, Modellierung oder Herstellerkonsultationen gemäß EN 13779 und ASHRAE 62.1 für die Auslegung von Lüftungssystemen erforderlich.

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Frage 1: Um wie viele Grad steigt die Temperatur nach dem Entfeuchter?

Der Temperaturanstieg hängt direkt von der entfernten Feuchtemenge, dem Adsorbens-Typ und dem Regenerationsbetrieb ab. Als grobe Faustformel gilt: Pro Gramm entfernter Feuchte je Kilogramm trockener Luft steigt die Temperatur um etwa 2,5–3°C. Das hängt mit der Freisetzung von rund 2500 kJ/kg Adsorptionswärme und der Wärmekapazität der Luft von ca. 1 kJ/(kg·K) zusammen. Dieser Bereich ist jedoch nur näherungsweise und abhängig von den konkreten Betriebsbedingungen, dem Adsorbens-Typ und der Entfeuchterkonstruktion.

Frage 2: Kann man einfach die Leistung der Klimaanlage erhöhen?

Ja, eine Erhöhung der Kühlleistung ist oft erforderlich, führt jedoch zu höheren Investitionskosten (größere Geräte) und Betriebskosten (höherer Energieverbrauch). Alternative Ansätze sind: Vorkühlung der Luft vor dem Entfeuchter, Einsatz von Wärmerückgewinnung zur Rückführung eines Teils der Energie, Auswahl eines Entfeuchters mit integrierter Rotor-Kühlung oder Optimierung der Regenerationsparameter.

Frage 3: Wie lässt sich die Wärmelast minimieren?

Zur Minimierung der Wärmelast können folgende Maßnahmen eingesetzt werden: Optimierung des Regenerationsbetriebs zur Minimierung der Wärmeübertragung; Einsatz von Spülsektoren zur Abgrenzung des heißen Regenerationsstroms; Anwendung von Wärmeisolationsmaterialien zwischen den Sektoren; Vorkühlung des Rotors vor Eintritt in den Prozesssektor; Auswahl eines Adsorbens mit geringerer Adsorptionswärme, sofern die Entfeuchtungseffizienz nicht leidet. Die Wirksamkeit dieser Maßnahmen hängt von der spezifischen Entfeuchterkonstruktion und den Betriebsbedingungen ab.

Frage 4: Unterscheidet sich die Berechnung für Silicagel und Molekularsiebe?

Ja, aufgrund unterschiedlicher Adsorptionswärmen. Molekularsiebe haben eine höhere Adsorptionswärme aufgrund stärkerer Bindungen in der regulären Kristallstruktur, was bei gleicher Feuchtemenge zu höherer Wärmelast führt. Auch die optimalen Regenerationstemperaturen unterscheiden sich: Für Silicagel genügen meist 80–100°C, für Molekularsiebe können 120–140°C aufgrund höherer Desorptionsenergie erforderlich sein.

Frage 5: Was ist besser – Entfeuchter vor oder nach dem Kühler?

Es gibt keine allgemeingültige Antwort. Ein Entfeuchter vor dem Kühler vereinfacht das Schema, erhöht jedoch die Belastung für Kühler und Adsorbens. Ein Entfeuchter nach dem Kühler reduziert die Adsorbensbelastung, verkompliziert aber das Schema und erfordert einen zusätzlichen Kühler. Die optimale Lösung wird durch eine techno-ökonomische Analyse für jedes Projekt unter Berücksichtigung der Ziel-Luftparameter, des verfügbaren Platzes und des Budgets bestimmt.

Frage 6: Ist für jeden Betriebszustand eine eigene Berechnung nötig?

Ja, die Wärmelast variiert je nach Betriebszustand, da die entfernte Feuchtemenge – und damit die freigesetzte Adsorptionswärme – von den Eingangsluftparametern und dem gewünschten Entfeuchtungsgrad abhängt. Es sind Berechnungen für charakteristische Betriebsfälle erforderlich, insbesondere für Spitzenlasten (maximale Außenluftfeuchte) und typische Saisonbedingungen.

Frage 7: Wie genau ist die Berechnung?

Die vereinfachte Berechnung über die Massenbilanz der Feuchte kann aufgrund nicht berücksichtigter Wärmeeinflüsse und idealisierter Prozesse eine Abweichung von bis zu 15–20% aufweisen. Der Fehler nimmt unter extremen Bedingungen (sehr hohe oder niedrige Temperaturen, Grenzfeuchten) zu. Für die Endauslegung werden Herstellerdaten oder Computermodelle empfohlen; zudem sollte eine Kühlleistungsreserve zur Kompensation möglicher Abweichungen vorgesehen werden.

Schlussfolgerungen

Die zusammengefassten Methodiken zur Berechnung der Wärmelast von Desiccant-Entfeuchtern führen zu folgenden technischen Schlussfolgerungen:

1. Desiccant-Entfeuchter erhöhen die Lufttemperatur aufgrund der Freisetzung von Adsorptionswärme stets. Dies ist eine grundlegende Eigenschaft des Adsorptionsprozesses, die nicht eliminiert, sondern nur minimiert oder kompensiert werden kann.
2. Die Wärmelast eines Desiccant-Entfeuchters kann einen erheblichen Anteil an der Gesamtwärmebilanz des Systems ausmachen, insbesondere bei hohen Feuchtelasten. Die Nichtberücksichtigung dieses Faktors ist ein kritischer Planungsfehler.
3. Die Wärmelast kann auf zwei Hauptwegen berechnet werden: über die Massenbilanz der Feuchte (für Vorabschätzungen) und über die Enthalpieänderung (für die Detailplanung). Beide Methoden müssen alle Wärmequellen berücksichtigen.
4. Die Systemkonfiguration (Entfeuchter vor oder nach dem Kühler) beeinflusst die Verteilung der Wärmelasten zwischen den Komponenten. Die optimale Lösung wird projektspezifisch bestimmt.
5. Zur Minimierung der Wärmelast existieren verschiedene konstruktive und betriebliche Maßnahmen, die jeweils eigene Vor- und Nachteile haben. Ihre Wirtschaftlichkeit ist im Kontext der konkreten Anwendung zu bewerten.
6. Die Genauigkeit der Wärmelastberechnung hängt von der Qualität der Eingangsdaten ab. Für verantwortungsvolle Projekte sind Prüfdaten, Modellierung und technische Reserven zu empfehlen.
7. Die beschriebene Methodik ist unter extremen Betriebsbedingungen eingeschränkt; hierfür sind spezialisierte Analysen und Herstellerkonsultationen erforderlich.

Die korrekte Berücksichtigung der Wärmelast eines Desiccant-Entfeuchters ist eine zwingende Voraussetzung für die qualitativ hochwertige Planung von Lüftungs- und Klimaanlagen. Ingenieurinnen und Ingenieure müssen die Berechnungsmethodik beherrschen, die physikalischen Grundlagen verstehen, verifizierte Daten nutzen und die Ergebnisse kritisch bewerten, um einen effizienten Systembetrieb gemäß den Anforderungen von ISO 7730, EN 13779, ASHRAE 62.1 und weiteren relevanten Normen in der Lüftungs- und Klimatechnik sicherzustellen.