Heizung und Haustechnik

Solaranlagen und Absorptionskältemaschinen zur Klimatisierung

Der Bedarf an klimatisierten Räumen und Gebäuden steigt ständig weltweit. Durch ständig steigende Energiekosten, müssen neue technische Lösungen gefunden werden, die die bisherige Form der Klimatisierung über Kompressionskältemaschinen und den damit verbundenen hohen Stromverbrauch,  ersetzen beziehungsweise energieeffizientere Lösungen schaffen. Gerade im Sommer stoßen die Kraftwerke zu Spitzenlastzeiten immer mehr an ihre Grenzen. Einen Ausweg aus dieser Situation bietet der Einsatz von thermisch angetriebenen Absorptionskältemaschinen, bei denen die erforderliche Wärmeenergie von Solaranlagen geliefert wird.

Zur Kühlung sind derartige Sonnenenergie betriebene Anlagen vor allem deswegen geeignet, da die Solaranlage, die erforderliche Wärmeenergie genau dann zur Verfügung stellt, wenn sie auch benötigt wir, nämlich in den heißen Sommermonaten.

Klimawandel, Umweltschutz und steigende Energiekosten sind nur einige Gründe dafür warum im Bereich dieser Technologie in den letzten Jahren erhebliche Fortschritte zu verzeichnen sind. Unterschiedliche Institute, Forschungseinrichtungen und Unternehmen entwickeln neue Technik im Bereich der Solaren Kühlung mit Absorptionskältemaschinen. Dabei gibt es mittlerweile etliche Pilotprojekte. Vor allem im Bereich der Anlagen bis 10 kW wird die Forschung und Entwicklung vorangetrieben, da diese Anlagen für die Solare Kühlung von Wohngebäuden und kleinen Gewerbeobjekten besonders geeignet sind. Hier werden heute noch vielfach Split Klimageräte mit außen aufgestelltem Kompressor eingesetzt, die sehr hohe Betriebskosten haben. Gerade hier würde sich aber die Klimatisierung über Solaranlagen und Absorptionskältemaschinen besonders eigenen.

Die Absorptionskältemaschinen arbeiten im Regelfall mit Ammoniak als Kältemittel und Wasser als Lösungsmittel. Da Ammoniak ein Naturprodukt ist wird eine Schädigung der Umwelt weitestgehend vermieden. In hohen Konzentrationen wirkt Ammoniak zwar giftig und verbreitet einen stechenden Geruch. Bei Absorbtionskälteanlagen ist die Wahrnehmung jedoch deutlich unterhalb der toxischen Grenze. Ammoniak ist sehr preiswert und besitzt günstige thermische Eigenschaften. Durch die Bauweise der Absorptionskältemaschinen ist sichergestellt, dass kein Ammoniak austreten kann. Die Pumpen werden so konstruiert, dass keine Teile einem Verschleiß unterliegen. Alle übrigen Verbindungen sind entsprechend verschweißt.

Besonders geeignet zur Kühlung der Räume sind flächentemperierte Systeme, wie Kühldecken oder wasserdurchflossene Wandflächen und Fußbodenflächen. Die für die Heizung im Winter verwendete Fussbodenheizung, kann so auch ohne Probleme im Sommer zum kühlen eingesetzt werden, wobei einige Einschränkungen gemacht werden müssen wegen der doch relativ kalten Oberfläche des Bodenbelages ist mit leichter Fußkälte zu rechnen. Die für derartige Flächensysteme benötigte Vorlauftemperatur von ca. 16°C kann von der solaren Kühlung ohne weiteres geliefert werden.

Hierbei gilt besonders zu beachten, dass die Taupunkttemperatur der Oberfläche der Kühldecke nicht unterschritten wird und somit Tauwasserbildung an den Decken ausgeschlossen ist.

Die erforderlichen Vorlauftemperaturen für die Kühldecken können zentral, über eine entsprechende Rücklaufbeimischung, vorgeregelt werden. An den Kühldecken selber reicht eine Massenstromdrosselung zur Regelung der eigentlichen Raumtemperaturen aus.

Damit die Verfügbarkeit der Kälteleistung auch über den gesamten Zeitraum, an der die Kühlung benötigt wird zur Verfügung gestellt werden kann, ist es erforderlich thermische Speicher, als Pufferspeicher, vorzusehen. Am besten eignen sich hier Eisspeicher, die eine deutlich höhere spezifische Speicherkapazität als Kaltwasserspeicher besitzen. Die Zwischenspeicherung der Kälteleistung ist vor allem dann erforderlich, wenn die Solaranlage, bedingt durch die Witterung, hohe Außentemperaturen bei bedecktem Himmel, die erforderliche Wärmeleistung nicht erbringt.

Derzeit steht die solare Kühlung mit Solaranlagen und Absorptionskältemaschine nur in Pilotprojekten zur Verfügung. Bis zur endgültigen Marktreife, dürfte noch einige Zeit vergehen. In jedem Fall stellt sich hier aber eine kostengünstige und umweltschonende Möglichkeit zur Kühlung von Räumen und Gebäuden dar, bei denen nur relativ geringe Kühlleistungen erforderlich sind.

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