Kühlen mit Sonnenenergie
Kühlung durch einen Erdkanal
Hier handelt es sich um ein bereits abgeschlossenes Projekt zur Verbesserung des Raumklimas eines auf der Südseite gelegenen Werkstattraumes der Schlosserei mit einem Raumvolumen von ca. 160m³.
- Der Solarkamin
Die Sonnenenergie wird hier in direkter Weise genutzt, indem sie die Luft in einem speziell konstruierten Dachentlüfter mit TINOX-Beschichtung erwärmt und den natürlichen Auftrieb verstärkt. Dabei wird im Werkstattraum - vorausgesetzt die Fenster und Türen sind geschlossen - ein leichter Unterdruck erzeugt, der durch einen Erdkanal gekühlte Luft in den Raum nachzieht. Unterstützt wird der thermische Auftrieb des Solarkamins durch einen patentierten Kaminaufsatz „Windkatsystem“, der nach dem Injektorprinzip arbeitet und bei Wind den Unterdruck im Kamin erhöht. Der Erdkanal ist 23m lang und liegt in einer Tiefe von 2,5m. Bei einer Umgebungstemperatur von 30°C wird die Luft im Erdkanal um eine Temperaturdifferenz von 5°C abgekühlt. Bei einer Umgebungstemperatur von 30°C und Innentemperatur von 25°C, beträgt der Luftdurchsatz bei einer Windgeschwindigkeit von 2,5 m/s durch den Dachentlüfter ca. 100 m³ pro Stunde.
Der Erdwärmetauscher gestattet die Nutzung der Erdwärme bei 10°C-12°C im Winter und ca. 16°C im Sommer, im Winter zur Vorwärmung und im Sommer zur Kühlung der Frischluft.
Unterstützt wird die Anlage durch Tageslichtlenkgläser „Lumitop“ in den Oberlichtern und durch eine regelbare Kunstlichtsteuerung „Tridonic“. Weiter wird durch ein elektronisch geregeltes Sonnenblendsystem, das vor den Raumfenstern angebracht ist, die solare Einstrahlung, je nach Sonnenstand, im Raum reduziert.
Das Projekte „Kühlung durch einen Erdkanal“ erfuhr die wohlwollende Unterstützung durch folgende Firmen:
Vegla, Vereinigte Glaswerke GmbH, Aachen
Tridonic, Bauelemente GmbH, Lichtkomponenten, Vöhrigen
Demonstrationsanlage zur solaren Raumkühlung
- Die Komplex- Absorptionswärmepumpe
Projekt: Demonstrationsanlage zur solaren Raumkühlung
Der weltweit zunehmende Kältebedarf wird heute überwiegend durch den Einsatz von fossilen Brennstoffen befriedigt, deren Emissionen bekanntermaßen zum Treibhauseffekt beitragen.
Weil Kühlleistungen genau dann anfallen, wenn die Sonne am kräftigsten scheint, bietet es sich an, die Sonnenenergie als Energiequelle für Kühlzwecke zu nutzen.
Beim Projekt „Kühlen mit Sonnenenergie“ an der Knobelsdorff-Schule soll ein nach Westen ausgerichteter Versammlungsraum von einer Fläche von 32 m² (Raumhöhe: 2,5m) durch ein „Clina“- Kühlflächensystem mit einer solar betriebenen Komplex-Absorptionswärmepumpe (K-AWP) gekühlt werden.
Die Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen (RWTH) entwickelte für diese Zwecke eine Niedertemperatur- Absorptionspumpe für kleinere Kühlleistungen, die mit dem Warmwasser von thermischen Solarkollektoren betrieben werden kann.
Ein „Clina“- Kühlflächensystem ist an der Decke des zu kühlenden Raumes angebracht. Es besteht aus Kapillarrohrmatten mit vielen dünnen Kunststoffröhrchen, in denen die Kühlflüssigkeit (Wasser) zirkuliert und der umgebenden Raumluft die Wärme entzieht. Ein vertikal angebrachter Kühlschacht mit 4 „Clina“-Matten unterstützt die Deckenkühlung.
Angetrieben wird die Komplex-Absorptionswärmepumpe mit dem Warmwasser von zwei Solarkollektoren mit Tinox-Absorberbeschichtung mit einer Fläche von 12m² . Bereits mit einer Warmwassertemperatur von 70°C kann die Maschine betrieben werden. Der Wärmeeintrag der Sonne wird in einem Warmwasserspeicher (Pufferspeicher) von 650 Liter gespeichert, mit dem im Sommer die Kühlmaschine betrieben und im Winter ein Werkstattraum der Schule beheizt werden kann.
Die Kältemaschine kann auch ohne den Umweg über den Pufferspeicher direkt betrieben werden.
Finanziell wird das Projekt von der „Deutschen Stiftung Umwelt“ unterstützt.Es dient als Beispiel zur Demonstration solarer Kühlung und ist ein Lehr- und Anschauungsprojekt für unsere Auszubildenden, Besucher aus Schulen, Organisationen und private Personen.
Die Komplex- Absorbtionswärmepumpe besteht aus zwei Reaktionsbehältern und benötigt keine mechanischen Aggregate (Pumpen), sondern wird lediglich über Ventile gesteuert. Als Kühlmittel wird Ammoniak (NH3) verwendet, das weder einen Beitrag zum Treibhauseffekt leistet noch ein Ozonabbaupotential aufweist.
Grundlage der Komplex-Absorbtionswärmepumpe
- Warmwasserspeicher für die Kühlmaschine
Grundlage der Komplex-Absorbtionswärmepumpe ist die Reaktion des Kältemittels Ammoniak mit einem festen Metallsalz (Bariumchlorid), wobei unter Abgabe von Wärme eine Komplex genannte Verbindung entsteht. Durch Zufuhr von Wärme von den Solarkollektoren, kann diese reversible Verbindung wieder vollständig gelöst werden.
Bei der Erzeugung von Kälte wird Ammoniak unter Aufnahme von Wärme verdampft. Die dafür notwendige Verdampfungswärme wird dem zu kühlenden Wasser entzogen, das sich dabei bis auf ca. 12°C abkühlt, was zum Kühlen des Raumes völlig ausreicht.
Anschließend wird der Kältemitteldampf durch einen thermo-chemischen Kompressor auf das zur Kondensation erforderliche Druckniveau gebracht und im Kondensator unter Abgabe von Wärme an die Umgebung wieder verflüssigt, bis es durch ein Expansionsventil erneut verdampft werden kann. Dieser Vorgang findet abwechslungsweise in beiden Behältern statt, so dass eine mehr oder weniger kontinuierliche Kälteerzeugung erreicht wird.
Eine eingehende physikalisch- technische Beschreibung der Maschine kann hier leider nicht gegeben werden..
Neben der aktiven Raumkühlung durch die Kühlmaschine, unterstützt ein von Hand geregeltes Sonnenblendensystem an den Fenstern, verbunden mit einer Kunstlichtsteuerung, das Raumklima des Versuchsraumes.
Das Projekte „Demonstrationsanlage zur solaren Raumkühlung“ erfährt die wohlwollende Unterstützung durch folgende Firmen:
Clina, Heiz-und Kühlelemente GmbH, Berlin
GREENone TEC, Solar GmbH, Ebenthal, Österreich
Industrievertretung L. Glaser, Berlin
Lafarge (vormals Braas) Dachsysteme GmbH, Oberursel
Solvis Energiesysteme GmbH u.Co. KG
Tinox-Entwicklungs GmbH, Sauerlach bei München
Entwicklung, GmbH, Sauerlach bei München
TYFOROP Chemie GmhH, Kühlsolen und Wärmeträger, Hamburg
Warema Renkhoff,GmbH, Sonnenschutztechnik, Marktheidenfeld/Main
Wila Leuchten, GmbH,Iserlohn
Regenerative Energien
Counterparts
Thermische Solaranlagen
Photovoltaik
Windenergie