Economizer-Rechner (Enthalpieregelung)
Lohnt sich jetzt mehr Außenluft zur Kühlung? Aus Außenluft, Abluft, Sollzustand nach Kühler und Zuluftvolumenstrom ergibt sich die Kühlerlast bei Mindest-Außenluft, 100 % Außenluft und geregeltem Anteil; die Entscheidungen nach Differenz-Enthalpie, Differenz-Trockenkugel und fester Trockenkugel stehen nebeneinander.
Prinzip und Gleichungen
Der Economizer öffnet die Außenluftklappe weiter, solange die Außenluft „kühler“ als die Abluft ist, und senkt so die Kühlerlast. Der Kühler muss eine Enthalpiedifferenz abführen; liegt die Außenluft-Enthalpie unter der Abluft, lohnt mehr Außenluft. Beim Mischen verhalten sich Enthalpie und Wassergehalt linear nach der Masse trockener Luft.
| Posten | Gleichung | Erläuterung · Grundlage |
|---|---|---|
| Massenstrom trockener Luft | ṁ = V / v_SA | V ist der Zuluftvolumenstrom, v_SA das spezifische Volumen im Sollzustand (Gl. 28). Alle drei Betriebsarten nutzen dasselbe ṁ |
| Mischpunkt | h_M = (1 − x)·h_RA + x·h_OA, W_M = (1 − x)·W_RA + x·W_OA | x = Außenluftanteil (Masse trockener Luft). Adiabate Mischung nach Massenanteil |
| Kühlerlast | Q = ṁ · (h_in − h(t_SA, min(W_in, W_SA))) | Der Kühler befeuchtet nicht: ist die Eintrittsluft trockener als das Ziel, bleibt der Wassergehalt gleich (nur sensibel). Negativ = 0 (Heizen nötig) |
| Geregelter Anteil (C) | t_M(x_C) = t_SA, x_min ≤ x_C ≤ 1 | Ist die Außenluft kälter als das Ziel: der Anteil, bei dem die Mischluft die Zulufttemperatur hat (Brent-Verfahren). Liegt der Wassergehalt nicht über dem Ziel, ist die Kühlerlast 0 |
| Entscheidung (Hochgrenzabschaltung ASHRAE 90.1) | (h_OA ≤ h_RA, t_OA ≤ t_limit) · t_OA ≤ t_RA · t_OA ≤ t_limit | Differenz-Enthalpie · Differenz-Trockenkugel · feste Trockenkugel. Über der Schwelle aus, zurück auf Mindest-Außenluft |
Die drei Verfahren im Vergleich
Trockenkugel-Verfahren brauchen einfachere Fühler, können aber an schwülen Tagen mit kühler, feuchter Außenluft diese zuführen und die Kühlerlast erhöhen. ASHRAE 90.1 legt je Klimazone zulässige Verfahren und Grenzwerte fest (Werte unten zur Orientierung).
| Verfahren | Außenluft, wenn | Feuchte Außenluft (z. B. 24 °C, 90 %) | Fühler |
|---|---|---|---|
| Differenz-Enthalpie + feste Trockenkugel | h_OA ≤ h_RA, t_OA ≤ t_limit | Aus (berücksichtigt latente Last) | Temperatur und Feuchte außen und Abluft (Feuchtefühler kalibrieren) |
| Differenz-Trockenkugel | t_OA ≤ t_RA | Ein (kann Feuchte zuführen und Last erhöhen) | Temperatur außen und Abluft |
| Feste Trockenkugel | t_OA ≤ t_limit | Ein unter der Grenze (ohne Feuchte) | Nur Außentemperatur (Grenze je Klimazone, z. B. 24, 21, 18 °C) |
Beispiel: feuchte Außenluft in der Regenzeit
Außenluft 24 °C, 90 %; Abluft 26 °C, 50 %; Sollzustand nach Kühler 14 °C, 90 %; Zuluft 10,000 CMH; Mindest-Außenluft 20 %; feste Grenze 24 °C; 101.325 kPa. Beide Tabellen stammen aus denselben Funktionen wie der Rechner auf dieser Seite.
| Verfahren | Außenluft | Grundlage |
|---|---|---|
| Differenz-Enthalpie + feste Trockenkugel | Aus (Mindest-Außenluft) | h_OA 67.27 > h_RA 52.91 kJ/kg(DA) · t_OA 24.0 ≤ 24.0 °C |
| Differenz-Trockenkugel | Ein (Außenluft zuführen) | t_OA 24.0 ≤ t_RA 26.0 °C |
| Feste Trockenkugel | Ein (Außenluft zuführen) | t_OA 24.0 ≤ 24.0 °C |
| Betrieb | Außenluftanteil % | Kühlereintritt °C · kJ/kg | Kühlerlast kW | RT | kcal/h |
|---|---|---|---|---|---|
| (A) Mindest-Außenluft | 20.0 | 25.6 · 55.78 | 64.17 | 18.24 | 55 172 |
| (B) 100 % Außenluft | 100.0 | 24.0 · 67.27 | 102.82 | 29.23 | 88 408 |
| (C) Geregelter Außenluftanteil | Entfällt: die Außenluft ist wärmer als der Sollzustand, die Mischung allein erreicht die Zulufttemperatur nicht. | ||||
Beide Trockenkugel-Verfahren sagen „ein“, das Enthalpie-Verfahren „aus“. Mit 100 % Außenluft beträgt die Kühlerlast 102.82 kW, also 38.65 kW mehr als 64.17 kW bei Mindest-Außenluft. An feuchten Tagen kostet die reine Temperaturentscheidung Energie.
Grenzen
Verglichen wird nur ein Zeitpunkt. Keine stündliche oder jährliche Einsparung, keine Reglersollwerte (Umschalttemperatur, Hysterese), keine Ventilator-, Klappen- oder Fortluftleistung, kein Kühler-Bypass und keine Wärmerückgewinnung.
Der Kühleraustritt liegt auf der Soll-Trockenkugel, sein Wassergehalt ist der kleinere aus Eintritt und Ziel. Ein echter Kühler ändert den Austritt mit der Last, und trockene Außenluft senkt die Raumfeuchte, was auch die Abluft ändert.
Fehler der Feuchtefühler ändern die Enthalpie-Entscheidung stark. Unterscheiden sich Außen- und Abluftenthalpie nur um wenige kJ/kg, ist die Wahl fast egal.
Der geregelte Anteil (C) erreicht die Zulufttemperatur allein durch Mischen, ohne Nacherwärmung. Muss feuchte Außenluft entfeuchtet werden, wird nur die Kühlerlast (latent) gezeigt; Nacherwärmung nach Unterkühlung wird nicht berechnet.
Quellen
- ASHRAE Standard 90.1, 6.5.1 Economizer-Hochgrenzabschaltung (high-limit shutoff): zulässige Verfahren und Klimazonenwerte je Ausgabe verschieden; angewandte Ausgabe prüfen
- ASHRAE Handbook, Fundamentals 2017 (SI), Kap. 1 Psychrometrics: Enthalpie (Gl. 32), spezifisches Volumen (Gl. 28), adiabate Mischung
Häufige Fragen
Wann lohnt sich die freie Kühlung (Economizer)?
Wenn gekühlt werden muss und die Außenluft-Enthalpie unter der Abluft liegt. Der Kühler führt „Eintrittsenthalpie minus Zuluftenthalpie“ ab; mehr Außenluft mit niedriger Enthalpie senkt den Eintritt. Ist die Außenluft sogar kälter als der Sollzustand, kann allein der Außenluftanteil den Kühler fast entlasten.
Was unterscheidet Trockenkugel- und Enthalpieregelung?
Die Trockenkugelregelung sieht nur die Temperatur, die Enthalpieregelung auch die Feuchte (latente Wärme). Luft mit 24 °C und 90 % ist kühler als ein Raum mit 26 °C und 50 %, hat aber rund 14 kJ/kg mehr Enthalpie: die Trockenkugelregelung lässt sie herein, die Enthalpieregelung nicht. Wie das Beispiel auf dieser Seite zeigt, steigt an solchen Tagen dadurch die Kühlerlast.
Welche feste Trockenkugel-Grenze ist sinnvoll?
ASHRAE 90.1 legt die Grenze je Klimazone fest: etwa 24 °C (75 °F) in trockenen und etwa 18 bis 21 °C (65 bis 70 °F) in feuchten Klimazonen, je feuchter desto niedriger. Die 24 °C des Rechners sind nur ein Richtwert; prüfen Sie die Tabelle der angewandten Ausgabe. In feuchten Regionen ist Differenz-Enthalpie die sicherere Wahl.
Zuletzt aktualisiert: 2026-10-19.