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12 eneRgIeeFFIZIenZ elements36 Ausgabe 3|2011 Ionische Flüssigkeiten Kühlen und heizen mit Wärme Absorptionsmaschinen nutzen thermische statt elektrischer Energie, um Räume zu klimatisieren oder Industriekälte bereitzustellen – so können sie zum Beispiel mit Sonnenwärme kühlen. Das Potenzial von Absorptionskältemaschinen und -wärmepumpen ist bislang jedoch nur unzureichend ausgeschöpft. Dank eines neuen Arbeitsstoffpaars auf der Basis von ionischen Flüssigkeiten, das Evonik Industries entwickelt hat, könnte sich das zukünftig ändern. [ text Dr. Matthias Seiler, Marc-Christoph Schneider ] DeR beRlIneR ReIChStag liefert nicht nur die Bühne für die Bundespolitik, sondern auch ein vorbildliches Beispiel für ökologisches Bauen. Eine spezielle Verglasung und Dämmung verringert Wärmeverluste. Eine Fotovoltaikanlage und zwei Blockheizkraftwerke, betrieben mit Biodiesel, können über drei Viertel des Strombedarfs decken. Und geothermische Energie aus dem Untergrund dient als Antrieb für Kälte- und Wärmespeicher. In den Sommermonaten nutzen Absorptionskälte maschinen einen Teil der Wärme, den die beiden Blockheizkraftwerke erzeugen, zur Kühlung der Räume im Reichstag. Solche Absorptionskältemaschinen tun auch 20 Gehminuten entfernt im Immobilien- und Geschäftskomplex am Potsdamer Platz ihren Dienst. Ihre Stärke: Sie verdichten das Kältemittel nicht mithilfe von elektrischer, sondern von thermischer Energie – ein dickes Plus in Sachen Nachhaltigkeit. Weltweit nutzen immer mehr Geschäftsgebäude, Krankenhäuser und sogar ganze Stadtkomplexe (District Cool ing), aber auch Flug häfen und selbst der Vatikan Absorptionskälte maschinen, um nachhaltig Kälte zu erzeugen – oder bei entsprechender Nutzung auch Wärme. Die Thermodynamik des Arbeitsstoffpaars muss stimmen Eine Absorptionskältemaschine enthält in einem geschlossenen Kreislauf zwei gelöste Stoffe, das Kälte- und das Absorptionsmittel, die das sogenannte Arbeitsstoffpaar bilden. Der Prozess wird durch Wärme angetrieben und nutzt die Tatsache, dass die phy si ka lische Löslichkeit zweier Stoffe unter anderem temperaturabhängig ist. Allerdings reicht diese Anforderung an die beiden Stoffe noch nicht aus, um sie als Arbeitsstoffpaar für eine Absorptionskältemaschine interessant zu machen. Zusätzlich muss das Absorptionsmittel das Kältemittel möglichst effektiv absorbieren können und außerdem niedrigviskos
sein, um einen möglichst guten Wärme- und Stofftransport zu gewährleisten. Der Kreislauf einer Absorptionskältemaschine enthält vier Komponenten: Austreiber, Kondensator, Verdampfer und Absorber. Im Austreiber trennt die Absorptionskältemaschine mithilfe von zugeführter thermischer Energie die beiden Stoffe voneinander; sie erhitzt also das Arbeitsstoffpaar. Dabei verdampft das Kältemittel, gelangt in den Kondensator, kühlt dort ab und wird wieder flüssig. Über eine Drossel hinter dem Kondensator entspannt die Absorptionskältemaschine das Kälte mittel auf den Verdampferbzw. Absorberdruck mit den entsprechend niedrigen Betriebstemperaturen. So kann das Kältemittel im Verdampfer bei Aufnahme einer bestimmten Wärmemenge leicht verdampfen. Diese Wärme entzieht die Absorptions kältemaschine ihrer Umgebung. Das verdampfte Kältemittel strömt nun weiter in den Absorber, wo es vom Absorptionsmittel absorbiert wird. Anschließend werden beide Kompo- 333 eneRgIeeFFIZIenZ 13 Der Berliner Reichstag. Absorptionskältemaschinen sorgen hier im Sommer nachhaltig für angenehme Temperaturen, indem sie die Wärme aus Blockheizkraftwerken nutzen Wird auch mit Absorp tionskälte maschinen klimatisiert: der Changi Airport in Singapur elements36 Ausgabe 3|2011
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