TGA Kältetechnik

TGA Ausgabe 08-2011
Absorptionskältemaschinen

Solarwärme optimiert Kompressionskälte

Abb. 1 Bei der Pictet Bank in Genf deckt die solarthermisch angetriebene Yazaki-Absorptionskälte­anlage rund 210 kW der Gesamtkälte­leistung von 2000 kW. (Quelle: Yazaki)
Abb. 1 Bei der Pictet Bank in Genf deckt die solarthermisch angetriebene Yazaki-Absorptionskälte­anlage rund 210 kW der Gesamtkälte­leistung von 2000 kW.

Durch den Einbau einer solarthermisch unterstützenden Kühlung kann die Energie­effizienz bestehender Kompressionskälteanlagen wesentlich verbessert werden. Gleichzeitig lassen sich bestehende Kollektoranlagen besser auslasten. Seit 1. Mai 2011 fordert auch der Gesetzgeber mit der Novelle des Erneuerbare-Energien-Wärme­gesetzes (EEWärmeG) die anteilige Deckung des Kälteenergiebedarfs mit erneuer­baren Energien.

Die solare Heizungsunterstützung lohnt sich in unseren Breiten bisher nur unter besonderen Bedingungen, beispielsweise bei Anlagen mit sehr niedrigen Systemtemperaturen. Typisch für viele solarthermische Systeme im mittleren und höheren Leistungsbereich sind Wärmeüberschüsse im Sommer. Bleiben sie ­ungenutzt, ist die Wirtschaftlichkeit der Solaranlage kaum darstellbar.

Projekte in der Schweiz und in anderen ­Ländern haben jedoch gezeigt, dass durch eine Kombination aus ganzjähriger solarer Trinkwassererwärmung, saisonaler solarer Heizungsunterstützung und sommerlicher solarer Kühlung die Wirtschaftlichkeit des Gesamt­konzepts 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.

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 den geringeren Temperaturunterschied im Kaltwasserkreis wird die Leistungszahl (COP) der Kompressionskältemaschine erhöht und der Energieverbrauch für den Antrieb des Kompressors gesenkt.

Die Absorptionskältemaschine greift ­unterstützend in den Rückkühlkreislauf der ­Kompressionskältemaschine ein, vermindert damit die Temperaturdifferenz des Rückkühlkreislaufes und verbessert dadurch den COP.

Die Absorptionskältemaschine fungiert als Vorkühler für luftgekühlte Kälteanlagen, zum Beispiel in ariden und tropischen Klimata. Dadurch können luftgekühlte Kältemaschinen auch bei Umgebungstemperaturen von über 40 °C energieeffizient betrieben werden.

Welches Konzept wirtschaftlicher und nachhaltiger ist, hängt von den jeweiligen Rahmenbedingungen und dem Rückkühlverfahren ab. 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 ­Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEWärmeG vom 12. April 2011, Webcode 315085) 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 eignet sich besonders 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 die Animation einer luftgekühlten Kompressionskälte­anlage in Kombination mit einer solarthermisch unterstützenden Kühlung auf seine Internetseite gestellt.  

http://www.bit.ly/yazaki_akm-km

http://www.yazaki-airconditioning.com

Mehr Infos zum Thema im TGAdossier Sorption: Webcode 1033

  • Abb. 2 Saisonale Nutzung einer Solarthermieanlage Eine solarunterstützende Kühlanlage lohnt sich meistens nur, wenn die Kollektorwärme primär zur Trinkwassererwärmung sowie zur Heizungs­unterstützung eingesetzt wird.
  • Abb. 3 Animation einer solarthermisch unterstützenden Kühlung mit Absorptionskälteanlage für einen konventionellen, luftgekühlten Kaltwassersatz auf: www.bit.ly/yazaki_akm-km.
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