Kühlen mit der Sonne

Solar unterstützte Klimatisierung

Kühlen mit der Sonne: Solar unterstützte Klimatisierung. Das Interesse an der Verwendung von  kostenloser Solarenergie für die  Kühlung von Gebäuden wächst beständig bei Planern, Regierungen und Gebäudeeignern.

Dipl.-Ing. Christian Stadler, Produktmanager Solarthermie
Das Interesse an der Verwendung von kostenloser Solarenergie für die Kühlung von Gebäuden wächst beständig bei Planern, Regierungen und Gebäudeeignern. Ihre Motivation ist hierbei jedoch unterschiedlich: Die Regierungen sind bestrebt, die CO2– Emissionen zu verringern, sowie die Stromnetze für alle Stromkunden zu stabilisieren – man denke nur an den Zusammenbruch der Stromnetze in Italien und Kalifornien im Sommer 2003 bedingt durch die Klimaanlagen. Die Planer sind daran interessiert, moderne Verfahren einzusetzen, um den Energieverbrauch gegenüber herkömmlichen Kompressionskältemaschinen zu reduzieren. Und nicht zuletzt möchten Hausbesitzer die laufenden Kosten für Ihre Gebäude verringern. Dies alles wird möglich, wenn die Sonne als Antriebsenergie für die Kühlung eingesetzt wird.

Allgemeines

Steigende Komfortansprüche lassen den Bedarf für Klimatisierung weltweit stetig wachsen. Der Hauptanteil der Kühllast kommt üblicherweise aus der solaren Einstrahlung, sowie der Wärmeeinleitung aufgrund hoher Außentemperaturen. Zusätzlich sind speziell aus Büros und gewerblichen Räumen hohe interne Lasten durch PCs, Leuchten, Kopierer usw. abzuführen. Status quo: Die Klimatisierung der Räume benötigt Energie zur Absenkung der Temperatur und zur Entfeuchtung. Die Arbeitsleistung der Mitarbeiter wie auch der menschliche „Wohlfühlfaktor” hängen stark von den Umgebungsbedingungen ab. Hinzu kommt ein vermehrter Glaseinsatz in modernen Gebäuden, der dazu führt, dass der Kühlbedarf stetig steigt.

Daraus ergibt sich ein erhöhter Einsatz von konventioneller Kühlung, die den Stromverbrauch durch die Kompressionskältemaschinen stark ansteigen lässt. In mehreren Staaten, wie z.B. Italien oder Kalifornien, führte der ansteigende Stromverbrauch bereits mehrfach zur Überlastung und letztlich zum Zusammenbruch der Stromnetze. Der Kühlbedarf geht allerdings mit dem Strahlungsangebot der Sonne einher. Im Gegensatz zu den bisherigen Anwendungen für die Solarwärme drängt sich eine Verknüpfung von Solarwärme und Kühlung geradezu auf. Die Übereinstimmung zwischen Strahlungsangebot und Kühllast liegt zum einen im saisonalen Verlauf wie auch größtenteils im Tagesverlauf. Aufgrund der Trägheit des Baukörpers liegt die zeitliche Verschiebung zwischen Antriebsenergie (Sonne) und Kühllast des Gebäudes zwischen 1 bis 3 Stunden und kann über geeignete Puffer (z.B. Heißwasserpuffer 5-10m3) oder über Baukörperaktivierung abgefangen werden.

Hauptbestandteile des Prozesses:

Die Hauptbestandteile für eine solare Klimatisierungsanlage sind ausgereift und hoch entwickelt:

  • Im Bereich der thermisch angetriebenen Kältemaschinen wurden in den 80er Jahren in Japan und den USA erhebliche Forschungsgelder eingesetzt, um diese Maschinen weiterzuentwickeln. Sie sind gut eingeführt und verkaufen sich in Stückzahlen um die 10.000 pro Jahr.
  • Hochleistungskollektoren, die heute am Markt stehen, wurden zum Teil speziell für die Anwendung bei dauerhaft hohen Temperaturen weiterentwickelt.

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