Lohnt sich der Einbau eines Wärmetauschers oder nicht? Darüber streiten Stallklimaexperten immer wieder. Sebastian Bönsch von der LWK Niedersachsen hält die Technik für sinnvoll.
Im kommenden Herbst und Winter sieht man sie wieder, die weißen Abluftfahnen aus Schweineställen. Der weiße Dampf ist ein untrügliches Zeichen dafür, dass Wärmeenergie durch den Schornstein verloren geht. Und der Verlust ist gewaltig. Selbst der Einbau von hochmoderner Steuerungs- und Regeltechnik ändert nichts daran, dass die Lüftungsanlage für bis zu 80% der Wärmeverluste verantwortlich ist.
Die Abluftwärme nutzen:
Aus Klimaschutzgründen ist das kaum noch zu akzeptieren. Hinzu kommt, dass Energieverluste selbst bei den derzeit moderaten Öl- und Gaspreisen Geld kosten. Es macht also aus vielerlei Hinsicht Sinn, darüber nachzudenken, wie man den Anteil der ungenutzt in die Atmos-phäre gepusteten Energie senken kann.Der erste Schritt muss immer die optimale Einstellung der Heizungs- und Lüftungsanlage sein. Nur wenn beide richtig „zusammenspielen“, sinkt der Energieverbrauch. Die zweite Möglichkeit ist der Einbau eines Wärmetauschers. Die Industrie bietet für den landwirtschaftlichen Bereich hauptsächlich Luft-Luft-Wärmetauscher an. Aber auch Luft-Wasser-Wärmetauscher sind auf dem Markt vorhanden.
Bei allen Systemen handelt es sich um Techniken, bei der die einströmende kalte Zuluft mit der Restwärme aus der Abluft angewärmt wird. Das Hauptziel ist also, Wärmeverluste, die über die Abluft entstehen, einzufangen und wieder ins Lüftungssystem einzuspeisen.
Wärmetauscher sitzen in der Regel im zentralen Abluftschacht des Stalles. Das Funktionsprinzip des Luft-Luft-Wärmetauschers beruht darauf, dass die Frischluft im Gegen- oder Kreuzstromverfahren an der warmen Abluft vorbeiströmt (siehe Übersicht 1).
Um einen möglichst hohen Wirkungsgrad zu erzielen, ist es wichtig, dass die Tauscheroberfläche bestmöglich genutzt wird. Wichtig ist z.B., dass die Luft gleichmäßig in den Tauscher strömt. Deshalb sollten die Zu- und Abluftwege möglichst kurz und mit wenigen Umlenkungen gebaut sein. Denn je kürzer der Weg und je weniger Umlenkungen eingebaut sind, desto weniger verwirbelt die Luft.
Wo ist der Einbau sinnvoll?
Beim Wärmetauscher gilt immer folgender Grundsatz: Je höher die Temperaturdifferenz zwischen der Zu- und Abluft, desto höher ist der Effekt bzw. die Leistung. Bei tiefen Außentemperaturen arbeiten Wärmetauscher deshalb wesentlich effizienter als an warmen Tagen im Sommer. Darüber hinaus hängt die Leistung von der Bauart, der geförderten Luftmenge sowie dem Verschmutzungsgrad der Tauscherflächen ab.Gut in der Ferkelaufzucht:
Deutlichen Einfluss hat auch die Stalltemperatur. In Ferkelaufzuchtställen, wo es bekanntlich am wärmsten ist, rechnet sich ein Wärmetauscher immer am schnellsten. Danach folgen Mast- und Sauenställe, wo deutlich niedrigere Innentemperaturen „gefahren“ werden. Pluspunkte sammelt der Tauscher in der Aufzucht vor allem deshalb, weil der Abluft viel Wärme entzogen werden kann und die Heizungsanlage dementsprechend kleiner ausfallen darf.Wie im Beispiel in Übersicht 2 dargestellt, sinken die Investitionskosten für die Heizungstechnik im Flatdeck von 32000 auf 11000 €, wenn ein Wärmetauscher zum Einsatz kommt. Die Einsparung ist sogar höher als die Kosten für den Tauscher. Unter dem Strich errechnet sich deshalb vom Start weg ein finanzieller Vorteil von 3500 €.
In der Mast erhöht der Einbau des Tauschers die Kosten hingegen gegenüber einer Standardheizung um 14400 €, in der Ferkelerzeugung muss mit 13600 € Mehrausgaben kalkuliert werden. Dementsprechend unterschiedlich schnell amortisiert sich der Wärmetauscher (siehe Übersicht 3 auf Seite S 18). In der Ferkelaufzucht ist das Konzept sofort bezahlt. Etwas länger dauert das in der Mast und Sauenhaltung. Hier sind die Kosten nach 4,4 bzw. 3,5 Jahren wieder eingespielt.
In der Regel kommen Wärmetauscher bei Stallneubauten zum Einsatz. Doch auch der nachträgliche Einbau funktioniert, sofern bestimmte Voraussetzungen erfüllt sind.
Relativ einfach ist die Nachrüstung, wenn bereits eine zentrale Abluftführung vorhanden ist und der Wärmetauscher in das Abluftsystem integriert werden kann. In der Regel ist das mit überschaubarem Aufwand machbar. Etwas komplizierter gestaltet sich oft die Frage, wie die angewärmte Zuluft in den Zuluftstrom gelangt. Dafür müssen unter Umständen Zuluftkanäle umgelegt oder neu gebaut werden.
Bei der Nachrüstung im Dachraum muss immer auch die Statik des Gebäudes mitspielen. Die modernen Wärmetauscher bestehen zwar aus Leichtbaumaterialien, je nach Größe wiegen sie aber zwischen 250 und 450 kg.
Als Alternative bieten sich Containerlösungen an. Diese können z.B. aufgeständert und vor den Giebel oder seitlich an den Stall gestellt werden. Eine weitere Alternative bei der Nachrüstung sind Röhrenwärmetauscher. Diese bestehen aus einem Außenrohr, durch das kleine Röhren senkrecht verlaufen.
Vorteil des Systems: Der Röhrentauscher wird auf den bestehenden Abluftkamin gesetzt. Allerdings muss die Technik dann ordentlich am Dach verankert werden, sodass der Tauscher auch bei hohen Windlasten keinen Schaden nimmt.
Das Material macht’s:
Das wichtigste Bauteil bei einem Wärmetauscher ist die Tauscherfläche. Denn je besser die Abwärme auf die kühlere Zuluft übertragen wird, desto effizienter arbeitet das System. Grundvoraussetzung für einen guten Wärmeübergang sind saubere Tauscherflächen.Der Tauscher verschmutzt, weil durch die unterschiedlichen Temperaturen Kondenswasser entsteht. Das bindet den Stallstaub, und mit der Zeit bilden sich dicke Verkrustungen. Schluss-endlich sinkt der Wirkungsgrad dadurch um bis zu 50%.
Bevor Sie einen Wärmetauscher kaufen, sollten Sie den Anbieter auf die Reinigungseigenschaften ansprechen. Wichtig: Das Material muss sich selbst gut reinigen. Optimal ist Kunststoff, da dieser glatte Oberflächen aufweist. Dadurch kann Kondenswasser gut ablaufen und Staub kann sich nur schwer absetzen.
Für die optimale Reinigung ist auch wichtig, dass im Tauscher eine vollautomatische Wascheinheit arbeitet. Düsen versprühen Wasser, wodurch der Staub auf den Tauscherflächen weggespült werden soll. Einige Hersteller setzen hier extra auf eine Vor- und eine Hauptwäsche. Das soll die händische Reinigung weitestgehend überflüssig machen. Ein Hersteller arbeitet auch mit einer vollautomatischen Rotorreinigung. Durch diese Technik soll der Staub bereits vor den Tauscherflächen „abgefangen“ werden.
Nicht zu früh zuschalten:
Bei hohen Außentemperaturen macht es wenig Sinn, den Wärmetauscher zuzuschalten, da der Energieverbrauch des Systems dann höher ist als der energetische Nutzen. Erfahrungsgemäß sollte der Tauscher erst ab einer Außentemperatur von unter 14 °C anlaufen.Das Problem sind die laufenden Kosten. Denn neben den Investitionskosten verbraucht der Ventilator, der die Abluft durch den Tauscher ziehen muss, Strom. Und hier treibt insbesondere der höhere Gegendruck die Kosten in die Höhe. Weitere Kosten entstehen, wenn der Tauscher mit einem automatischen Reinigungssystem ausgerüstet ist. Und letztlich muss auch der höhere Arbeitsaufwand gegengerechnet werden.
Die Betriebskosten belaufen sich erfahrungsgemäß auf etwa 1% der Anschaffungskosten.
