TGA Klimatechnik

TGA Ausgabe 10-2010
Sorptionsgestütztes Klimagerät

Mit Salz, Wasser und Wärme klimatisieren

1 Das sorptionsgestützte Klimagerät im Solar Info Center Freiburg nutzt Solarwärme zur Luftentfeuchtung. (Quelle: Menerga)
1 Das sorptionsgestützte Klimagerät im Solar Info Center Freiburg nutzt Solarwärme zur Luftentfeuchtung.

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) hat zwei Pilotanlagen mit sorptionsgestützten Klimageräten im Rahmen einer Langzeituntersuchung hinsichtlich Behaglichkeit, Energieverbrauch und Energieeffizienz evaluiert. Dabei wurden eine hohe thermische Leistungszahl, eine deutliche Primärenergieeinsparung und eine signifikante Reduzierung der elektrischen Anschlussleistung nachgewiesen.

Die neuartigen Klimageräte Sorpsolair von Menerga trennen die Luftbehandlungsfunktionen Kühlen und Entfeuchten. Dadurch laufen die Prozesse auf einem höheren Temperaturniveau ab. Der hohe Energieaufwand, die zu entfechtende Außenluft unter den Taupunkt abzukühlen, entfällt. Stattdessen wird zur Entfeuchtung ein Sorptionsprozess genutzt: In einem mit Füllkörpern bestückten Absorber wird die feuchte und warme Außenluft an der Oberfläche eines Rieselfilms aus konzentrierter Salzlösung getrocknet.

Die dabei frei werdende Sorptionswärme erhöht die Temperatur der getrockneten Außenluft. Sie wird anschließend in einem Plattenwärmeübertrager durch adiabate Verdunstungskühlung der Abluft auf die erforderliche Zulufttemperatur gekühlt.

Regeneration bei niedriger Temperatur

Die Regeneration der verdünnten Lithiumchlorid-Lösung erfolgt im Desorber durch Austreiben des Wassers über Erwärmung. Hierzu sind geringe Temperaturen von 55 bis 70 °C ausreichend. So können Solarthermie, die Abwärme aus KWK-Anlagen und Fernwärme eingesetzt werden.

Durch das ISE wurden zwei Ansätze zur Bereitstellung der Wärme für den Desorber evaluiert. Beim Projekt LiquiSorp wird das sorptionsgestützte Klimagerät im Ambulanzbereich des Universitätsklinikums Freiburg mit Fernwärme versorgt. Die Regeneration der Salzlösung erfolgt dabei kontinuierlich. Beim Projekt SOBIC im Solar Info Center Freiburg (SIC) wird eine 300 m2 große Büro-, Seminar- und Ausstellungsfläche klimatisiert. Durch zusätzliche Solespeicher erfolgt hier die Desorption diskontinuierlich durch eine Solarthermieanlage. Beide Anlagen liefen während des zweijährigen (LiquiSorp) bzw. fünfjährigen (SOBIC) Untersuchungszeitraums störungsfrei und ohne Unterbrechung.

Energieeinsparung im Feld belegt

Die energetischen Vorteile der sorptionsgestützten Klimatisierung wurden bei der Bewertung der LiquiSorp-Anlage besonders deutlich: Für die Kühlung im Sommer konnte die elektrische Peak-Leistung einer konventionellen Klimaanlage von 13 kW auf 3 kW gesenkt und so die elektrische Anschlussleistung um 75 % verringert werden.

Ausschlaggebend dafür war der hohe thermische COP von 1,5 im Sorptionsbetrieb bei einer mittleren Regeneratorleistung von 1,18 kWtherm pro kg/h Entfeuchtungsleistung. So betrug der spezifische Stromaufwand für den Sorptionsteil lediglich 0,05 kWhel pro kWh Nutzkälte. Darüber hinaus konnte aufgrund des hohen Wärmerückgewinnungsgrads von 87,2 % der maximale Wärmebedarf im Winter um 70 % gegenüber konventioneller Technik reduziert werden. Im direkten Vergleich lag die Primärenergieeinsparung so insgesamt bei 40 bis 50 %.

Dass die zur Entfeuchtung benötigte Wärme auch ausschließlich mithilfe von Solarthermie erzeugt werden kann, belegt die SOBIC-Anlage Abb.: 1. Bei einer Gesamtkollektorfläche von 16,8 m2 wurde ein solarer Deckungsgrad für den Desorberbetrieb von 100 % erreicht. So ergab sich bei der diskontinuierlichen Regeneration der Salzlösung für den Sorptionsbetrieb ein hoher thermischer COP von bis zu 1,4 kWh Wärme pro kWh Nutzkälte. Die Regeneratorleistung lag zwischen 0,95 und 1,05 kWtherm pro kg/h Entfeuchtungsleistung. Damit liegen die Ergebnisse nur knapp unter denen der deutlich jüngeren und weiter optimierten LiquiSorp-Anlage. Aufgrund des deutlich geringeren Wärmerückgewinnungsgrades von 65 % konnte im SOBIC-Projekt jedoch nur eine geringe Reduzierung der winterlichen Peak-Heizleistung um 10 % gegenüber einer konventionellen Klimaanlage nachgewiesen werden. Jochen Vorländer

http://www.menerga.com

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