Mit Luft/Luft-Wärmetauscher im Schweinestall Energie sparen
Der Wärmeverlust bei Stallgebäuden mit gedämmter Außenhülle liegt bei 15 bis 20%. Die restlichen 80 bis 85% des Gesamtwärmeverlusts verursacht die Lüftungsanlage. Das muss nicht sein - Luft/Luft-Wärmetauscher können in Schweineställen den Wärmeverlust über die Lüftungsanlage erheblich verringern und Heizernergie fürs Temperieren der Stallabteile sparen. Außerdem verbessert der Wärmetauscher die Luftqualität und gleicht Temperaturschwankungen in den Stallungen aus.
So funktioniert Luft/Luft-Wärmetauscher
Der Großteil der angebotenen Luft/Luft-Wärmetauscher funktioniert nach dem Gegenstromverfahren. Damit ist gemeint, dass die kühle Zuluft und die wärmere Abluft in getrennten Luftkanälen aneinander vorbeigleiten. Da die Luftmassen aufgrund physikalischer Grundgesetze der Thermodynamik versuchen auf ein Temperaturgleichgewicht zu kommen, ist die wärmere Luftmasse (Abluft) bestrebt, Energie abzugeben, während die kältere Luftmasse (Zuluft) diese Energie aufnimmt.
Die Oberflächen und Trennwände zwischen den einzelnen Luftkanälen müssen möglichst dünn und sehr gut wärmeleitfähig sein. Das Abkühlen und Aufwärmen des Tauschermaterials und der damit verbundene Temperaturübertrag zwischen diesen beiden Luftmassen, gleicht die Energie aus. Man kühlt also die Abluft, während die Zuluft erwärmt wird.
Je nach Hersteller können die Tauscheroberflächen in verschiedenen Formen ausgeführt sein, zum Beispiel als Waben, Spiralen oder Wendel. Ihre Kunststoffoberfläche ist möglichst glatt. Dies minimiert Reibungsverluste und die Leistung, die nötig ist, um den Strömungswiderstand zu überwinden.
Die Oberflächen und Trennwände zwischen den einzelnen Luftkanälen müssen möglichst dünn und sehr gut wärmeleitfähig sein. Das Abkühlen und Aufwärmen des Tauschermaterials und der damit verbundene Temperaturübertrag zwischen diesen beiden Luftmassen, gleicht die Energie aus. Man kühlt also die Abluft, während die Zuluft erwärmt wird.
Je nach Hersteller können die Tauscheroberflächen in verschiedenen Formen ausgeführt sein, zum Beispiel als Waben, Spiralen oder Wendel. Ihre Kunststoffoberfläche ist möglichst glatt. Dies minimiert Reibungsverluste und die Leistung, die nötig ist, um den Strömungswiderstand zu überwinden.
Effizienz beginnt bei der Planung
Die Wärmerückgewinnung muss man sorgfältig planen und ausführen. Es reicht nicht aus, einfach in den Abluftkamin einen Wärmetauscher einzubauen.
Am effektivsten lässt sich die Wärmerückgewinnung in zentralen Abluftanlagen einbauen. Neben den Oberflächen im Wärmetauscher sind auch die Zu- und Abluftkanäle möglichst widerstandsfrei zu gestalten. Der Luftwiderstand sollte an der Zu- und an der Abluftseite nicht mehr als 50 Pascal betragen. Nur dann ist gewährleistet, dass der Energiebedarf der Ventilatoren nicht zu stark ansteigt. Es empfiehlt sich daher, frequenzgesteuerte Ventilatoren einzusetzen. Darüber hinaus müssen sämtliche luftführenden Kanäle perfekt dicht und entsprechend gedämmt sein.
Wichtig für den einwandfreien Betrieb eines Wärmetauschers ist die Regelung des Systems. Alle Komponenten, wie Zuluftführung, Abluftsystem und Heizung müssen aufeinander abgestimmt sein und sollten über den Klimacomputer automatisch geregelt werden. In den meisten Fällen wird der Luft/Luft-Wärmetauscher in Abhängigkeit von der Außentemperatur geregelt. Wenn die Außentemperatur unter eine Temperaturgrenze fällt, je nach Einstellung zwischen +6 °C und +14 °C, schaltet sich der Wärmetauscher automatisch zu und die Frischluft für den Stall wird über entsprechende Tauscheroberflächen geführt und angewärmt.
Elektrische und thermische Energie
Um das Energieeinsparungspotenzial schweinehaltender Betriebe zu klären, muss zunächst zwischen dem Bedarf an elektrischer und thermischer Energie unterschieden werden:
- Unter elektrischer Energie wird der Strombedarf für verschiedene strombetriebene Verbraucher verstanden. Je nach Produktionsrichtung in der Schweinehaltung unterscheiden sich die einzelnen Verbrauchsbereiche und das Einsparpotenzial.
- Die thermische Energie umfasst den Bedarf an Wärme- und Heizenergie für Stall- und Betriebsräume. Auch hier ist der Bedarf abhängig vom Produktionsverfahren und entsprechend Alter, Gewicht und Anzahl der eingestallten Tiere sowie gebäudespezifischer Parameter sehr unterschiedlich.
Wieviel Heizenergie für welches Verfahren?
Die Temperaturansprüche der Ferkel sind sehr hoch und liegen nach der Geburt bis zu einem Ferkelgewicht von 8 kg bei 33 °C. Bis zum Ende der Ferkelaufzucht mit einem Ferkelgewicht von 30 kg können die Temperaturen auf 22 °C abgesenkt werden. Der optimale Temperaturbereich in der Schweinemast liegt zwischen 26 °C und 18 °C, fallend bis zum Ende der Mastperiode.
Beispielsweise liegt im Abferkelbereich der Heizenergiebedarf zwischen 600 und 1.100 Kilowattstunden pro Abferkelbucht und Jahr, in der Aufzucht zwischen 120 und 180 Kilowattstunden pro Ferkelplatz und Jahr und in der Schweinemast zwischen 70 und 90 Kilowattstunden pro Mastplatz und Jahr.
Um einen Teil dieser Heizenergie einzusparen, sollte man Wärmetauscher einsetzen. Laut Firmenangaben sind im Schnitt durch den Einsatz von Luft/Luft-Wärmetauschern thermische Einsparpotenziale zwischen 40 bis 50% zu verwirklichen.
Wieviel Energie lässt sich einsparen?
Das Hauptziel von Wärmetauschern ist, Heizenergie zu sparen, indem man die Wärmeverluste über die Lüftungsanlage verringert. Das Einsparpotenzial von Luft/Luft-Wärmetauschern in der Schweineproduktion liegt bei 40 bis 50%. Weitere positive Effekte sind der Ausgleich von Temperaturschwankungen und eine verbesserte Luftqualität. Ein optimales Stallklima beeinflusst das Wohlbefinden und die Gesundheit der Tiere und ist somit wesentlich für die Ausschöpfung des Leistungspotenzials.
Die Rentabilität einer Investition in Wärmerückgewinnungsanlagen erhöht sich mit steigenden Energiepreisen und der Anlagengröße. Mit der technischen Weiterentwicklung steigert sich auch der Wirkungsgrad. Das macht eine Investition in Wärmerückgewinnungstechniken aus der Abluft für Ferkelerzeuger- und Veredelungsbetriebe sehr interessant. Insbesondere in Schweinemastställen kann bei einer Vollbelegung und mit gut gedämmten Gebäuden auf eine aufwendige Raumheizung verzichtetet werden, da lediglich vor dem Einstallen im Winter die Abteile aufgeheizt werden müssen.
Die Rentabilität einer Investition in Wärmerückgewinnungsanlagen erhöht sich mit steigenden Energiepreisen und der Anlagengröße. Mit der technischen Weiterentwicklung steigert sich auch der Wirkungsgrad. Das macht eine Investition in Wärmerückgewinnungstechniken aus der Abluft für Ferkelerzeuger- und Veredelungsbetriebe sehr interessant. Insbesondere in Schweinemastställen kann bei einer Vollbelegung und mit gut gedämmten Gebäuden auf eine aufwendige Raumheizung verzichtetet werden, da lediglich vor dem Einstallen im Winter die Abteile aufgeheizt werden müssen.
