Solare Kühlung Solarthermisch unterstützte Klimatisierung Samstags-Forum Regio Freiburg Exkursion, Freiburg Alexander Morgenstern Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE Thermisch aktive Materialien und solare Kühlung Seite 1
Standardprozess für moderates Klima (z.b. Mitteleuropa) Standard-SGK-Verfahren Entfeuchter zusätzlich zum System mit kombinierter Verdunstungskühlung Zusatzwärme FO AU 12 11 10 9 Befeuchter 1 2 3 4 5 8 AB 7 6 ZU Kühllasten Entfeuchter WRG Seite 2
Standardprozess für moderates Klima (z.b. Mitteleuropa) 80 70 60 Temperatur [ C] 50 40 30 20 ZU A B AU F O Zusatzwärme 10 0 Befeuchter 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 FO AU 12 11 10 9 1 2 3 4 5 8 AB 7 6 ZU Kühllasten absolute Feuchte [g/kg] Entfeuchter WRG Seite 3
Beispiele: Sorptionsrotoren Seite 4
Industrie- und Handelskammer Südlicher Oberrhein Klimatisierung von zwei Veranstaltungsräumen (ca. 210 m² Raumfläche) Technik: SGK, Rotor mit 10200 m³/h Nennvolumen- Luftstrom 100 m 2 Luftkollektoren zum Kühlen und Heizen Regenerationstemperatur zwischen 45 80 C Kein Speicher Konzept: solar autarke Kühlung In Betrieb seit 2001 Seite 5
Klimatisierung von Veranstaltungsräumen Sommerbetrieb - Kühlen Solarluftkollektor Aussenluft V1 V3 V2 Fortluft Fortluft Aussenluft V6 V5 V4 Befeuchter Abluft warm, feucht Zuluft kühl, trocken Entfeuchter WRGl Seite 6
Klimatisierung von Veranstaltungsräumen Winterbetrieb - Heizen Heizenergieeinsparung etwa 20-25% V2 V1 V3 Solarluftkollektor Aussenluft Fortluft Fortluft Aussenluft V6 V5 V4 Befeuchter Abluft Zuluft Entfeuchter WRGl Seite 7
Klimatisierung von Veranstaltungsräumen Messwerte: 15. August 2002 90 900 80 800 70 700 Temperatur, C 60 50 40 30 20 600 500 400 300 200 Einstrahlung, W/m 2 Zuluft Aussenluft Raumluft Regenerationsluft Einstrahlung 10 100 0 0 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Uhrzeit Seite 8
Raumluftzustände im Behaglichkeitsfeld Behaglichkeitsfeld und Messwerte der Raumluft im Sitzungssaal, 2003 Seite 9
Raumluftzustände Jahre 2002, 2003: etwa 90% der Betriebsstunden innerhalb des Komfortbereiches (20-25 C) weniger als 5% der Betriebsstunden > 27 C Seite 10
Energetische Betrachtung Thermischer Wirkungsgrad (Coefficient of Performance) COP = Nutzkälte Antriebswärme Gesamt Kälteenergie der Klimaanlage [kwh] Kollektorerträge im Kühlfall [kwh] COP, thermisch 01-12/ 2002 1263 6039 0.21 01-12/ 2003 3068 7982 0.38 01-12/ 2004 3525 8156 0.43 Seite 11
Klimatisierung von Veranstaltungsräumen Kostenverteilung SGK-Anlage gesamt: 69% Solarluftkollektoren gesamt: 10 % Luftkanäle + Geräteinstallation 17% RLT-Gerät 46% Hydraulik + Elektrotechnik 6% Kollektorkosten 8% Netto-Gesamtkosten 210.000 Kosten Kollektorfeld 210 /m² Kosten Nennvolumenstrom 20,6 pro m³/h Planung 3% Monitoring 5% Bauseitige Anpassung 13% Kollektorinstallation 2% Seite 12
Solar autarke Kühlung <==> solar unterstützte Kühlung Solare Klimatisierung Thermisch solar-autarkes System Solarkollektor ist einzige Antriebswärmequelle für die Raumkühlung Verbesserung des Raumklimas mit Solarenergie keine Garantie zur Einhaltung vorgegebener Raumluftzustände höchstes Primärenergieeinsparungspotenzial Solar unterstütztes System Back-Up System (wärmeseitig oder kälteseitig) Einhaltung vorgegebener Raumluftzustände ist nicht durch Begrenzung der Antriebsenergie eingeschränkt begrenztes Primärenergieeinsparungspotenzial Seite 13
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Seite 14