Endbericht (1.3 MB) - Haus der Zukunft

ASTTP Forschungsagenda Solarthermie
Wasser betrieben werden. Solche Systeme können höhere COP-Werte von 5 bis
6 erreichen, besonders wenn sie einen Kühlturm zur nassen Rückkühlung nutzen,
um die Abwärme abzuführen.
Auch wenn die grundlegenden Prinzipien die gleichen bleiben, gibt es drei
Hauptunterschiede zwischen den Technologien, die für Gebäudeklimatisierung
und für industrielle Kältetechnik verwendet werden:
Klimatisierung von Gebäuden im Sommer kann sowohl Kühlung, als auch –
abhängig von der Feuchtigkeit der Außenluft und den internen latenten
Lasten – Entfeuchtung beinhalten. Folglich können sowohl geschlossene
Kühlkreisläufe, als auch so genannte offene Kreisläufe (auch Desiccant
Cooling Systems, also Trockenmittel-Kühlsysteme genannt) angewandt
werden. In offenen Kreisläufen wird Luft, die eine thermisch angetriebene
Klimatisierungseinheit durchströmt, in den gewünschten Bereich der
Temperatur und Luftfeuchte gebracht. Die Wärme hierfür kann auch von
Solarkollektoren kommen.
Je nach Innenraumsystem befindet sich die erforderliche Temperaturstufe
auf der Output-Seite im Bereich von ungefähr 6 bis zu 16 °C.
Temperaturen unter 6 °C sind nicht notwendig, es sei denn, es wird
gezielte Luftentfeuchtung gefordert oder Kälte durch Eisspeicherung
benötigt. Output-Temperaturen in diesem Bereich können mit
solarthermischen Systemen grundsätzlich produziert werden.
Systeme zur Klimatisierung gibt es im großen Leistungsbereich,
angefangen bei kleinen Kältemaschinen mit z.B. Wasser als Kältemittel
und Lithiumbromid als Absorber, mit einer Kapazität von wenigen kW für
Einfamilienhäuser, bis zu zentralisierten Systemen zur Klimatisierung
großer Gebäude, z. B. Flughäfen, die sich im Kälteleistungsbereich von
mehreren MW bewegen können.
Solargestützte Gebäudeklimatisierung benötigt derzeit Nieder- und
Mitteltemperaturkollektoren, die für gewöhnlich auf dem Dach montiert sind. Für
große Gebäude werden auch am Boden aufgeständerte Kollektorsysteme
verwendet.
Komfortklimaanlagen regeln neben der Raumtemperatur auch die Luftfeuchte.
Der energetische Aufwand zur Luftentfeuchtung ist klimazonenabhängig und
erreicht in mitteleuropäischen Bürogebäuden ca. 60% des notwendigen
Kühlbedarfes bei üblichen internen Kühllasten. Statistische Untersuchungen
zeigen, dass in Mitteleuropa die spezifischen Kühllasten bei gewerblich genutzten
Bürohäusern im Bereich von 45 bis 65 W/m2 Bodennutzfläche – mit dem
Maximum bei ca. 55 W/m2 – liegen. Die Luftkühlung kann dabei durch Fancoils,
die mit Kaltwasser (Vorlauf/Rücklauf 6/12 °C), oder durch Decken- oder
Wandkühlregister (Vorlauf/Rücklauf 16/19 °C) bewerkstelligt werden.
Die Luftentfeuchtung geschieht konventionell durch Kondensation der Luftfeuchte
an kalten Flächen oder durch Adsorption vor allem an Silikagelschichten bei der
Desiccant-Klimatechnik. Die Desiccant-Klimatechnik (DEC-Anlagentechnik,
Desiccative Evaporative Cooling) ermöglicht bei entsprechender Auslegung
ganzjährige Klimatisierung (Regelung der Raumtemperatur und
Raumluftfeuchte). Im Sommerbetrieb kann bei geringen Luftfeuchten der
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