Solarunterstützende Kühlung im Aufwind Absorptionskältemaschine erhöht COP von konventionellen Flüssigkeitskühlern
Durch den Einbau einer solarthermisch unterstützenden Kühlung kann die Energieeffizienz bestehender Kompressionskälteanlagen wesentlich verbessert werden. Gleichzeitig lassen sich bestehende Kollektoranlagen zur Trinkwassererwärmung und Heizungsunterstützung ganzjährig besser auslasten. Seit 1. Mai 2011 fordert auch der Gesetzgeber mit der Novelle des EEWärmeG den Einsatz von Kälte aus Erneuerbaren Energien.
Animation einer solarthermisch unterstützenden Kühlung mit Absorptionskälteanlage für einen konventionellen, luftgekühlten Kaltwassersatz.
Eine solarunterstützende Kühlanlage lohnt sich in unseren Breiten meist nur dann, wenn die Kollektorwärme primär zur Trinkwassererwärmung sowie zur Heizungsunterstützung eingesetzt wird. Abb. Pictet Bank
Die solare Heizungsunterstützung lohnt sich in unseren Breiten bisher nur in Ausnahmefällen, z.B. bei Anlagen mit sehr niedrigen Systemtemperaturen. Typisch für viele solarthermische Systeme im mittleren und höheren Leistungsbereich sind Wärmeüberschüsse im Sommer, die oftmals höher sind als der Energiebedarf der solaren Trinkwassererwärmung. Wenn aber Wärmeüberschüsse aus thermischen Solaranlagen saisonal ungenutzt bleiben, ist die Wirtschaftlichkeit dieser Investition kaum darstellbar.
Projekte in der Schweiz und in anderen Ländern haben gezeigt, dass durch eine Kombination aus ganzjähriger solarer Trinkwassererwärmung, saisonaler solarer Heizungsunterstützung und sommerlicher solarer Kühlung die Wirtschaftlichkeit des Gesamtkonzeptes am ehesten erreicht werden kann. Dabei sollte die Anlage zur solaren Kühlung nicht auf die gesamte Kühllast eines Gebäudes ausgelegt werden, sondern am besten nur unterstützend auf einen konventionellen Flüssigkeitskühlsatz wirken.
Mehrere Varianten
Es gibt mehrere Möglichkeiten, eine solarthermisch angetriebene Absorptionskältemaschine in eine bestehende Klimakälteanlage einzubinden:
- Die Absorptionskältemaschine dient als Vorkühler im Rücklauf des Kaltwasserkreises der Kompressionskältemaschine. Durch das geringere DeltaT im Kaltwasserkreis wird der Energieverbrauch gesenkt; gleichzeitig wird die Leistungszahl COP (Coefficient of Performance) der Kompressionskältemaschine erhöht.
- Die Absorptionskältemaschine greift unterstützend in den Rückkühlkreislauf der Kompressionskältemaschine ein, vermindert damit das DeltaT des Rückkühlkreislaufes und verbessert dadurch den COP.
- Die Absorptionskältemaschine fungiert als Vorkühler für luftgekühlte Kälteanlagen, z.?B. in ariden und tropischen Klimata. Dadurch können luftgekühlte Kältemaschinen auch bei Umgebungstemperaturen von über 40?°C energieeffizient betrieben werden.
Welche Maßnahme wirtschaftlicher und nachhaltiger ist, hängt von den jeweiligen Rahmenbedingungen und dem Rückkühlverfahren ab.
Verschiedene Vorteile
Neben der besseren Auslastung der vorhandenen solarthermischen Anlagen, der Einsparung von Energie sowie der Verbesserung des COP konventioneller Kaltwassersätze bietet die solarthermisch unterstützte Kühlung weitere Vorteile:
- Einbindung erneuerbarer Energiequellen in bestehende Anlagen, damit Verbesserung der Gesamtenergiebilanz sowie der CO2-Bilanz eines Gebäudes. Die Novelle des EEWärmeG vom 1. Mai 2011 weist ausdrücklich auf den Einsatz von Kälte aus Erneuerbaren Energien hin, insbesondere bei Gebäuden der öffentlichen Hand.
- Senkung elektrischer Lastspitzen in Zeiten hoher Kühllast (Hochsommer).
- Entlastung des Stromnetzes, z.B. zur Unterstützung von Smart Grid-Funktionen.
- Erweiterung des Einsatzes von luftgekühlten Kompressionskälteanlagen in extrem heißen oder wasserarmen Klimazonen.
Für die solarunterstützende Kühlung gibt es Lösungsangebote verschiedener Hersteller. So eignet sich beispielsweise die Yazaki „Aroace WFC“-Baureihe, da diese mit außergewöhnlich niedrigen Heizwassertemperaturen (ab 70°C) zum Austreiben des Kühlmittels auskommt.
Um die Möglichkeiten der solarunterstützenden Kühlung zu verdeutlichen, hat Yazaki-Air Conditioning die Animation einer luftgekühlten Kompressionskälteanlage in Kombination mit einer solarthermisch unterstützenden Kühlung auf die Firmen-Homepage gestellt. (www.yazaki-airconditioning.com/de/applications/solar-thermal-assisted.html)
Bilder: Yazaki
KONTAKT: Yazaki Europe Ltd. - Environment and Energy Equipment Operations, 50769 Köln, Tel. 0221 597990, Fax 0221 59799197, info@yazaki-airconditioning.com, www.yazaki-airconditioning.com/de
