Kühlen mit der Sonne

Thermische Solaranlagen werden heutzutage vorrangig für die Warmwasserbereitung und die teilsolare Raumheizung eingesetzt. Mit der Solartechnik lassen sich aber auch andere energetische Bedürfnisse decken, wie industrielle Prozesswärme oder Gebäudekühlung. Was auf den ersten Blick absurd anmutet – Wärmeenergie für Kälteerzeugung einzusetzen – ist eine vielversprechende Option. Wärmeenergie dient als Antriebsenergie für Kälteanlagen oder kann, wie nachfolgend noch beschrieben wird, bei der Luft – Entfeuchtung zum Einsatz kommen.

Gelingt es die Solaranlage im Winter für die Raumheizungsunterstützung und im Sommer für die Klimatisierung einzusetzen, ergibt sich eine optimale Ausnutzung der Anlage. Dies kann zu verringerten Amortisationszeiten der gesamten Solaranlage führen. Außer im Neubau von Wohngebäuden, bei dem durch intelligente Planung ein Kühlbedarf möglichst gar nicht entstehen sollte, ist der Trend zur Kühlung besonders in Bürogebäuden mit hohen internen Lasten, sowie im heutigen typischen Gebäudebestand stark ausgeprägt. Es gibt verschiedene Arten von solaren Kühltechnologien, wobei zwischen Kälteerzeugung und Klimatisierung zu unterscheiden ist. Ein typisches Beispiel für die Klimatisierung stellt die sorptionsgestützte Klimatisierung dar.

Bei sorptionsgestützter Klimatisierung sind "Kühlung" und "Entfeuchtung" getrennt zu betrachten. Die Luftfeuchte der angesaugten Außenluft wird über ein Sorptionsmittel wie Silikagel oder Lithiumchlorid reduziert, das die Luftfeuchte bindet. Danach wird die Außenluft in einem langsam rotierenden Sorptionsrad erwärmt. Bei einer Temperatur von 70° C werden dabei Entfeuchtungsleistungen von bis zu 6g/kg trockener Luft erreicht. Die nötige Energie zur Lufterwärmung liefert die Solaranlage oder die Nachheizung. Auch betriebliche Abwärme kann hier zum Einsatz kommen. Nach dem Sorptionsrad hat die Außenluft ein höheres Temperaturniveau als die Abluft des zu klimatisierenden Bereiches, daher wird in einem rotierenden Wärmerückgewinnungsrad die Abluft von der Außenluft erwärmt. Anschließend wird die vorkühlte Außenluft durch Verdunstungskühlung (über Wiederbefeuchtung) auf die richtige Luftfeuchte und die gewünschte Raumluft von 16 bis 18°C gebracht.

Als Kollektoren kommen sowohl Solarluftkollektoren als auch Vakuumröhren– und Flachkollektoren zum Einsatz. Bei letzteren wird die Solarwärme in einem Pufferspeicher gesammelt und über einen Wärmetauscher an das Sorptionsrad abgegeben. Praktische Erfahrungen mit Wasser– als auch mit Luftkollektoren haben gezeigt, dass kostengünstige Systeme mit hohem Wirkungsgrad möglich sind. Probleme gibt es noch mit der Hydraulik und der optimalen Regelung der Systeme. Die Entwicklung hydraulisch einfacher, robuster Verschaltungen in Kombination mit intelligenter Regelung ist allerdings bereits im Gange. Langfristig wird die Solare Kühlung mit Sicherheit zu einem wichtigen Betätigungsfeld für Installations– und Haustechnikfirmen werden.
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