Was ist ein Enthalpietauscher?

Ein gut gedämmtes Haus mit einer Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung bekommt den ganzen Tag frische Luft, ohne dass die Wärme verloren geht. Trotzdem fühlt sich die Raumluft im Winter manchmal trocken an. Das liegt daran, dass eine herkömmliche Lüftungsanlage zwar die Wärme aus der Abluft zurückgewinnt, die Feuchtigkeit aber nicht. Eine Lüftungsanlage mit Enthalpietauscher kann das. Was ist ein Enthalpietauscher genau? Es ist ein Wärmetauscher, der neben Wärme auch Wasserdampf von der Abluft an die frische Außenluft weitergibt. So bleibt die Luft im Winter weniger trocken, und im Sommer hält der Enthalpietauscher einen Teil der schwülen Außenluft draußen. Das Ergebnis ist ein angenehmeres Raumklima, ohne Luftbefeuchter und ohne zusätzlichen Wasserverbrauch.

In diesem Blog lesen Sie, wie die feuchtigkeitsdurchlässige Membran in einem Enthalpietauscher funktioniert und wie viel Feuchtigkeit in der Praxis zurückgewonnen wird. Letzteres rechnen wir Ihnen anhand eines Beispiels im Mollier-h-x-Diagramm vor, einem Diagramm, mit dem Fachleute die Eigenschaften feuchter Luft darstellen. Danach erfahren Sie, was Sie im Winter und im Sommer von einem Enthalpietauscher merken und worin sich ein Enthalpietauscher von einem Kreuzstromwärmetauscher und einem Luftbefeuchter unterscheidet. Zum Schluss stellen wir Ihnen einige Lüftungsanlagen mit Enthalpietauscher von Brink und Zehnder vor.

Was ist ein Enthalpietauscher?

Eine Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung führt verbrauchte Raumluft ab und holt gleichzeitig frische Außenluft herein. Das Herzstück der Lüftungsanlage ist ein Wärmetauscher, in dem die beiden Luftströme aneinander vorbeiströmen, ohne sich zu vermischen. In den meisten Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung ist das ein Kreuzstrom- oder Gegenstromwärmetauscher mit Wänden aus Kunststoff oder Aluminium. Diese Wände lassen Wärme durch, aber keinen Wasserdampf.

Ein Enthalpietauscher funktioniert nach demselben Prinzip, nur bestehen die Wände zwischen den Luftströmen aus einer Membran, die Wasserdampf durchlässt. Dadurch tauscht die Lüftungsanlage zwei Dinge aus: Wärme und Feuchtigkeit. Darauf bezieht sich auch das Wort Enthalpie. Die Enthalpie ist die gesamte Energiemenge in der Luft, also die Wärme, die Sie mit einem Thermometer messen, plus die Energie, die im Wasserdampf steckt.

Gut zu wissen: Ein Enthalpietauscher hält keine Feuchtigkeit fest und speichert sie auch nicht, um sie später wieder abzugeben. Der Wasserdampf wandert jederzeit durch die Membran, vom Luftstrom mit dem höchsten Feuchtegehalt zum Luftstrom mit dem niedrigsten Feuchtegehalt. Wie die Membran das genau macht, lesen Sie im Folgenden.

Wie funktioniert die feuchtigkeitsdurchlässige Membran?

Die Membran in einem Enthalpietauscher ist eine dünne Folie, meist aus einem speziellen Polymer (einem Kunststoff). Einige Hersteller verwenden behandeltes Papier oder Zellulose. Das Geheimnis liegt darin, wie das Material mit Wasser umgeht: Wassermoleküle lösen sich in der Membran, wandern hindurch und treten auf der anderen Seite wieder aus. Die Luft selbst gelangt nicht durch die Membran, und größere Moleküle wie Geruchsstoffe größtenteils auch nicht. Zehnder gibt zum Beispiel an, dass die Polymermembran in den ComfoAir Q-Geräten so konstruiert ist, dass Viren, Bakterien und bestimmte Gase nicht von der Abluft in die Zuluft gelangen.

Wie gut eine Membran Wasserdampf durchlässt, ist je nach Hersteller und Typ unterschiedlich. Hersteller lassen dies unter festgelegten Prüfbedingungen messen und geben es als Feuchterückgewinnungsgrad an. Für den Brink Flair 300 Enthalpie und den Zehnder ComfoAir Q350 mit Enthalpietauscher liegt dieser Wert laut Messungen des Passivhaus Instituts im Winter bei rund 78 %. Ein solcher Prozentsatz bedeutet nicht, dass die Luftfeuchtigkeit im Haus 78 % beträgt. Er gibt an, welchen Anteil des Unterschieds im Feuchtegehalt zwischen den beiden Luftströmen die Membran unter Prüfbedingungen überträgt. In Ihrer eigenen Wohnung kann das anders ausfallen, und genau hier kommt das Mollier-h-x-Diagramm ins Spiel.

Warum lässt sich die Feuchteübertragung nicht einfach ausrechnen?

Ein weit verbreiteter Gedanke ist: Kommt die Außenluft mit 80 % relativer Luftfeuchtigkeit (rF) herein und geht die Raumluft mit 50 % rF hinaus, dann strömt die frische Luft nach dem Enthalpietauscher mit etwa 65 % rF ins Haus. Diese Rechnung stimmt nicht. Die relative Luftfeuchtigkeit gibt nämlich nur an, wie viel Prozent der maximal möglichen Wasserdampfmenge die Luft bei der jeweiligen Temperatur enthält. Kalte Luft kann viel weniger Wasserdampf aufnehmen als warme Luft.

Außenluft mit 0 °C und 80 % rF enthält etwa 3,0 Gramm Wasser pro Kilogramm Luft. Raumluft mit 21 °C und 50 % rF enthält etwa 7,7 Gramm pro Kilogramm, also mehr als doppelt so viel. Die Außenluft mit dem höheren Prozentwert ist in Wirklichkeit die trockenere Luft.

Wie funktioniert das Mollier-h-x-Diagramm?

Um all diese Faktoren auf einen Blick zu sehen, verwenden Fachleute das Mollier-h-x-Diagramm. Das ist ein Diagramm, das die Eigenschaften feuchter Luft darstellt. Auf der waagerechten Achse steht der Feuchtegehalt in g/kg und auf der senkrechten Achse die Temperatur. Die gebogenen Linien zeigen die relative Luftfeuchtigkeit, von 10 % links bis 100 % rechts unten. Diese unterste Linie heißt Sättigungslinie: Erreicht die Luft diese Linie, kann sie keinen zusätzlichen Wasserdampf mehr aufnehmen und es bildet sich Kondensat. Die schrägen gestrichelten Linien verbinden Punkte mit derselben Enthalpie, also mit derselben Gesamtenergiemenge in der Luft. Jeder Zustand der Luft ist im Mollier-h-x-Diagramm ein Punkt, und was eine Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung mit der Luft macht, sehen Sie als Linie zwischen zwei Punkten.

Rechenbeispiel: ein kalter Wintertag

In diesem Beispiel hat es draußen 0 °C bei 80 % rF und drinnen 21 °C bei 50 % rF. Die Lüftungsanlage führt genauso viel Luft ab wie zu und hat einen Wärmebereitstellungsgrad von 85 % und einen Feuchterückgewinnungsgrad von 70 %. Dieser Feuchterückgewinnungsgrad liegt bewusst etwas unter dem Prüfwert von 78 %, weil die Bedingungen in einer Wohnung selten so günstig sind wie auf dem Prüfstand. Links sehen Sie die Rechenschritte, rechts dieselben Schritte im Mollier-h-x-Diagramm.

Was zeigt dieses Rechenbeispiel? Mit einem Enthalpietauscher strömt die frische Luft mit 6,3 g/kg ins Haus (Punkt C), was bei 17,9 °C etwa 50 % rF entspricht. Ist die Luft in der Wohnung auf 21 °C erwärmt, hat die Luft mit diesem Feuchtegehalt noch etwa 41 % rF. Mit einem herkömmlichen Kreuzstromwärmetauscher bleibt der Feuchtegehalt der frischen Luft bei 3,0 g/kg (Punkt D). Bei 21 °C sind das nur etwa 20 % rF: eher trocken, vor allem wenn Sie im Winter viel lüften.

Auch auf der Abluftseite ist etwas zu sehen. Nach dem Enthalpietauscher verlässt die Fortluft das Haus mit 3,2 °C und 4,4 g/kg (Punkt E). Das liegt knapp unter der Sättigungslinie, sodass in diesem Beispiel kein Kondensat in der Lüftungsanlage entsteht. Bei einem Kreuzstromwärmetauscher behält die abgekühlte Abluft die gesamte Feuchtigkeit von 7,7 g/kg. Bei 3,2 °C kann Luft so viel Feuchtigkeit nicht aufnehmen, sodass ein Teil als Kondenswasser in der Lüftungsanlage zurückbleibt. Deshalb braucht eine Lüftungsanlage mit Kreuzstromwärmetauscher einen Kondensatablauf und eine Lüftungsanlage mit Enthalpietauscher oft nicht.

Was merken Sie im Winter und im Sommer davon?

Das Rechenbeispiel zeigt, dass der Wasserdampf immer zum trockeneren Luftstrom wandert. In welche Richtung das geht, hängt von der Jahreszeit ab. Dadurch trägt ein Enthalpietauscher das ganze Jahr über zu einem angenehmen Raumklima bei, auf zwei unterschiedliche Arten.

An kühlen Sommerabenden und nachts öffnet sich bei vielen Lüftungsanlagen der Sommerbypass. Die kühle Außenluft strömt dann am Wärmetauscher vorbei ins Haus, sodass Ihre Wohnung abkühlt. In diesem Moment werden weder Wärme noch Feuchtigkeit ausgetauscht.

Haben Sie eine Klimaanlage im Haus? Dann ist eine Lüftungsanlage mit Enthalpietauscher eine gute Kombination, sowohl wenn die Klimaanlage kühlt als auch wenn sie heizt. Beim Kühlen gelangt nach dem Enthalpietauscher weniger schwüle Außenluft ins Haus. Die Klimaanlage muss dadurch weniger Feuchtigkeit aus der Luft entfernen, und die gekühlte Luft fühlt sich weniger drückend an.

Viele moderne Klimaanlagen können auch heizen. Eine Klimaanlage, die heizt, macht die Luft wärmer, fügt aber keinen Wasserdampf hinzu. Die Wasserdampfmenge in der Luft bleibt also gleich, während die relative Luftfeuchtigkeit sinkt. Luft mit 18 °C und 50 % rF hat nach dem Erwärmen auf 22 °C zum Beispiel nur noch etwa 39 % rF. Weil der Enthalpietauscher einen Teil der Feuchtigkeit aus der Abluft an die frische Luft zurückgibt, trocknet die Luft im Haus weniger schnell aus, wenn Sie mit der Klimaanlage heizen. Im Blog Klimaanlage und Lüftung kombinieren: Ist das möglich? lesen Sie, worauf Sie achten sollten, wenn Sie beide Systeme im Haus haben.

Wie halten Sie die Luftfeuchtigkeit in gesunden Grenzen?

Warum ist diese Feuchteübertragung eigentlich wichtig? Für ein gesundes und angenehmes Raumklima liegt die relative Luftfeuchtigkeit im Haus am besten zwischen 40 % und 60 %. Sinkt die Luftfeuchtigkeit darunter oder liegt sie längere Zeit darüber, merken Sie das an Ihrem Körper und an Ihrer Wohnung. Mehr über das Messen und Verbessern der Luftfeuchtigkeit lesen Sie in unserem Blog über Luftfeuchtigkeit im Haus.

Ein Enthalpietauscher hilft, die Luftfeuchtigkeit häufiger zwischen 40 % und 60 % zu halten. Im Winter verhindert der Enthalpietauscher, dass die Luftfeuchtigkeit durch das Lüften stark absinkt, und im Sommer bremst der Enthalpietauscher die Zufuhr schwüler Luft.

Wie Sie im Rechenbeispiel gesehen haben, ist das keine exakte Regelung: Die Luftfeuchtigkeit verschiebt sich etwas in die richtige Richtung, aber die Lüftungsanlage regelt nicht auf einen festen Wert.

Was ist der Unterschied zu einem Kreuzstromwärmetauscher oder Luftbefeuchter?

Ein Enthalpietauscher wird oft mit einem Luftbefeuchter verwechselt, und auch der Unterschied zu einem herkömmlichen Kreuzstromwärmetauscher ist nicht für jeden sofort klar. Der wichtigste Unterschied: Ein Enthalpietauscher gewinnt Feuchtigkeit zurück, die bereits in der abgeführten Raumluft enthalten ist, während ein Luftbefeuchter der Luft neue Feuchtigkeit zuführt.

Einen HomEvap Luftbefeuchter mit WRG bauen Sie in den Zuluftkanal ein, hinter der Lüftungsanlage. Der HomEvap Luftbefeuchter ist an die Wasserleitung angeschlossen und lässt Wasser in der frischen Luft verdunsten, die in Ihre Wohnung strömt. Damit können Sie die Luftfeuchtigkeit auch in einer Wohnung mit wenig Feuchteproduktion erhöhen. Wie Verdunstung die Luft beeinflusst, lesen Sie in unserem Blog über adiabatische Kühlung.

Ein Enthalpietauscher und ein Luftbefeuchter schließen sich also nicht aus. Ist die Luft in Ihrer Wohnung im Winter trotz Enthalpietauscher noch zu trocken, kann ein HomEvap Luftbefeuchter mit WRG den Unterschied machen. Ist die Luft nur ab und zu etwas trocken, reicht eine Lüftungsanlage mit Enthalpietauscher oft schon aus, ohne zusätzlichen Wasser- und Stromverbrauch.

Welche Lüftungsanlage mit Enthalpietauscher passt zu Ihnen?

Eine Lüftungsanlage mit Enthalpietauscher ist vor allem dann interessant, wenn sich die Luft in Ihrer Wohnung im Winter oft trocken anfühlt, wenn Sie eine gut gedämmte Wohnung haben, in der die Lüftungsanlage das ganze Jahr lüftet, oder wenn Sie im Sommer eine Klimaanlage nutzen. Bei Lüftungsland finden Sie Lüftungsanlagen mit Enthalpietauscher von Brink und Zehnder, zwei bekannten Herstellern.

Haben Sie bereits eine Brink Flair 300 oder Flair 400? Dann müssen Sie nicht unbedingt eine neue Lüftungsanlage kaufen. Für diese Geräte gibt es einen separaten Brink Flair 300/400 Enthalpietauscher, mit dem Sie den vorhandenen Wärmetauscher ersetzen. Möchten Sie alle Möglichkeiten vergleichen? Dann sehen Sie sich unser gesamtes Angebot an Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung an.

Kurz zusammengefasst: Ein Enthalpietauscher macht aus einer Lüftungsanlage ein System, das neben Wärme auch Feuchtigkeit austauscht. Sie bekommen keinen Regler für die Luftfeuchtigkeit dazu, aber ein Raumklima, das das ganze Jahr über häufiger im gesunden Bereich von 40 % bis 60 % Luftfeuchtigkeit liegt.

FAQ

In den FAQ unten haben wir die häufigsten Fragen zum Enthalpietauscher und zur Lüftungsanlage mit Enthalpietauscher für Sie zusammengestellt. Haben Sie eine Frage zu Ihrer Wohnung oder sind Sie unsicher, welche Lüftungsanlage passt? Dann nehmen Sie gerne Kontakt mit unserem Kundenservice auf. Unsere Experten helfen Ihnen gerne weiter.