„Kühlen
mit der Sonne“
Die Aufgabe dieser Projektgruppe bestand darin das Niedrigenergiehaus (NEH) im Sommer mit Hilfe einer solarthermischen Anlage möglichst ohne Aufwand herkömmlicher Energien zu Kühlen. Dies erfolgt mit Hilfe einer Kältemaschine.
Der Anfang dieses Projektes lag darin ausreichend Informationsmaterial zu sammeln, dies geschah über Internet bzw. mit Hilfe des vorhandenen Projektordners.
Es war schwierig Firmen
aus der Branche ausfindig zu machen bzw. Kontakt aufzunehmen, da diese
Technik für Ein- und Mehrfamilienhäuser noch in den Kinderschuhen
steckt. Bisher existieren nur Prototypen.
Doch bevor es um die Kältemaschine ging mussten wir die Kapazität festlegen.
Das geschah mit Hilfe der Kühllastberechnung nach VDI 2078.
In die Kühllastberechnung
wurden Gebäudevolumen, alle Elektrogeräte, Lichtspender, Personen sowie
auch Verglasungen und Dämmung mit einbezogen.
Die Gebäudelast beträgt
21 kW.
Unsere ersten Kontakte knüpften wir mit der FH-Stuttgart (FHS). Der dort beschäftigte Diplom-Ingenieur Jakob gab unserem Projektteam bei einem Besuch an der FHS erste Einblicke in die Materie „Kühlen mit der Sonne“. Unter anderem erhielten wir Infomaterial und konnten den eigens von der FHS entwickelten Prototypen besichtigen.
Zwei neue Begriffe sind dabei zu erläutern, Adsorption- und Absorptionskältemaschine.
Eine Adsorptionskältemaschine arbeitet in einem geschlossenen System, das vier Wärmetauscher beinhaltet.
Diese Maschine funktioniert mit einem Stoffpaar, was mit einem festen Sorptionsmittel (ein Stoff mit der Fähigkeit etwas in sich aufzunehmen und wieder abzugeben, z. B. Zeolith) arbeitet und als Kältemittel einen flüssigen oder sogar einen gasförmigen Stoff verwendet. Bei einem solchen System muss das Sorptionsmittel nach dem physikalischen Vorgang wieder regeneriert (getrocknet) werden. Da wir ohne großen Energieaufwand auskommen möchten, richten wir unsere Aktivitäten auf andere Möglichkeit.
Genaue Funktion der Kältemaschine:
Die Absorptionskältemaschine kann mit zwei Stoffpaaren betrieben werden.
- Lithiumbromid (Salz) – Wasser
- Ammoniak – Wasser
Unsere geplante Kältemaschine soll mit dem ersten Stoffpaar betrieben werden.
Die Maschine besteht aus vier einzelnen Wärmetauschern, die in einem fast Vakuum durch die zugeführte Wärmeenergie der solarthermischen Anlage Kälte erzeugt.Der erste Wärmetauscher wird als Austreiber bezeichnet.
In ihm befindet sich eine reiche Lösung (arm an Wasser, reich an Lithiumbromid) des Stoffpaares. Durch die hohen Eingangstemperaturen von ca. 70°C - 100°C wird das Wasser aus der reichen Lösung ausgetrieben bzw. verdampft.
Der entstandene Wasserdampf (auch Kältemitteldampf genannt) strömt zum zweiten Wärmetauscher (Kondensator).
Im Kondensator wird der Kältemitteldampf unter Druck verflüssigt, die entstehende Kondensationswärme wird abgeführt.
Das unter Druck entstandene Kondensat (Wasser) wird über ein Drosselventil zum dritten Wärmetauscher, dem Verdampfer zugeführt.
Aufgrund des hier entstehenden Niederdrucks verdampft das Wasser bei niedrigen Temperaturen.
Dabei wird aus dem Wasser, durch einen Verbraucher (Klimatisierung) Wärme abgegeben und herunter gekühlt.
Der Niederdruckdampf strömt nun zum letzten Wärmetauscher, dem Absorber.
In ihm wird die verbleibende arme Lösung (arm an Lithiumbromid, reich an Wasser) aus dem Austreiber eingesprüht und absorbiert (aufnehmen) das Wasser aus der Verdampfungsphase. Die entstehende Absorptionswärme wird abgeführt.
Um den Absorptionsvorgang ständig aufrecht zu erhalten, wird die reiche Lösung aus dem Absorber mit der immer ärmer werdenden Lösung aus dem Austreiber mittels einer Lösungsmittelpumpe kontinuierlich ausgetauscht.
Diese Maschine wird über einen Luftkühler in die vorhandene Lüftungseinrichtung eingebunden.
Solarthermische
Anlage
Der Aufstellort wird auf einer Grünfläche unmittelbar vor dem NEH sein.
Standspeicher
Wird benötigt, um eine kontinuierliche Warmwassertemperatur zu gewährleisten.
Grundriss Niedrigenergiehaus
