Optimierte Projektbedingungen für solare Kühlung

Genaues Rechnen beim Einsatz von solarer Kühlung lohnt sich

Herkömmliche Kühlsysteme basieren auf Kompressions-Kältemaschinen (KKM), sind vollintegriert, günstig in der Anschaffung und einfach einzusetzen. Im Gegenzug dazu verursachen sie nicht zu unterschätzende Betriebskosten durch hohe Stromverbräuche. Solare  Kühlsysteme (SAC - Solar Air  Conditioning) stehen am Anfang der  Markteinführung, sind aus diversen  Einzelkomponenten zusammengesetzt und bei überschlägiger Betrachtung zu  teuer

Dipl.-Ing. Christian Stadler, Technical Head Solar Thermal
Herkömmliche Kühlsysteme basieren auf Kompressions-Kältemaschinen (KKM), sind vollintegriert, günstig in der Anschaffung und einfach einzusetzen. Im Gegenzug dazu verursachen sie nicht zu unterschätzende Betriebskosten durch hohe Stromverbräuche. Solare Kühlsysteme (SAC – Solar Air Conditioning) stehen am Anfang der Markteinführung, sind aus diversen Einzelkomponenten zusammengesetzt und bei überschlägiger Betrachtung zu teuer

Im Folgenden sollen Möglichkeiten aufgezeigt werden, die die Einsatzbedingungen für solare Kühlung wesentlich verbessern.

AUFBAU

In solaren Kühlsystemen werden diverse Einheiten zusammengefasst, wie z.B.

  • Kollektorfeld,
  • thermisch angetriebene Kältemaschine,
  • Rückkühleinheit (nass/trocken),
  • Regelung für gemeinsamen Betrieb.

Durch die Einzelkomponenten, ihre individuelle Abstimmung auf die Kunden-Gegebenheiten, den aufwändigeren Vor-Ort-Aufbau und die vergleichsweise sehr geringen Stückzahlen sind die SAC-Systeme noch wesentlich höher in den Investitionskosten. Der wesentliche Vorteil von SAC-Systemen sind aber die niedrigeren Betriebskosten, die bei nur 15..40 % von Systemen auf KKM-Basis liegen. Weitere Vorteile sind die Eliminierung von teuren Strom- Spitzenlasten und die natürlich reduzierten CO2-Emissionen.

AUSLEGUNG BISHER

Bisher werden die für ein Gebäude benötigten Kälteleistungen häufig durch eine Auslegung nach VDI 2078 nach statischen Methoden ermittelt. Vielfach wird jedoch mit Erfahrungswerten (z.B. 90 W/m²) überschlägig abgeschätzt. In diese gehen die zu kühlenden Räumlichkeiten, die Wand-/Fensteranteile mit ihrer jeweiligen Orientierung, die inneren Lasten und wenige weitere Parameter ein. Durch diese statischen Auslegungen auf den Norm-Auslegungszustand, der selten erreicht wird, werden die Anlagen sehr groß dimensioniert. Im Betrieb beobachtet man jedoch häufig zu hohe Leistungen der Kühlsysteme. Eine Auswertung einer normgerechten Auslegung für verschiedene Anwendungsfälle ergab, dass die häufigsten Betriebsstunden im Bereich von 20..30 % der Nennlast liegen, Abb.2. Im praktischen Teillastbetrieb weisen die aktuellen KKM jedoch wesentlich niedrigere COP von zum Teil unter 2 auf. Im Gegensatz dazu ist bei Absorptionskältemaschinen häufig das Teillastverhalten sogar besser als die Effizienz bei Nennlast (z.B. Verbesserung um 11 % bei 57 % der Nennlast).

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