Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Die Nachfrage nach Klimaanlagen im Ein- und Zweifamilienhausbereich ist in den letzten Jahren aufgrund von erh\u00f6hten Komfortanspr\u00fcchen, aber auch aufgrund einer verbesserten W\u00e4rmed\u00e4mmung und dichteren Geb\u00e4udeh\u00fcllen stetig gestiegen. In dem Forschungsvorhaben wurden daher die M\u00f6glichkeiten einer umweltvertr\u00e4glichen Klimatisierung von kleinen Wohngeb\u00e4uden untersucht. Die Grundidee des Vorhabens ist es, die Luft mit Hilfe von Sorptionsmaterialien zu trocknen, sodass die Luft nur noch auf Zulufttemperatur abgek\u00fchlt werden muss. Daf\u00fcr reicht das Temperaturniveau von nat\u00fcrlichen K\u00e4ltequellen wie z. B. das Erdreich aus. Die Sorptionsmaterialien wie Lithium-Chlorid m\u00fcssen mit W\u00e4rme regeneriert werden, daf\u00fcr kann Solarenergie eingesetzt werden.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden-\tEntwicklung von Simulationsmodellen auf der Basis Dymola\/Modelica und Matlab\/Simulink
\n–\tKonstruktion und Bau eines Prototyps eines kompakten L\u00fcftungs- und Klimatisierungsger\u00e4tes
\n–\tPlanung und Bau einer Demonstrationsanlage in einem Einfamilienhaus in Rendsburg
\n–\tMesstechnische Begleitung \u00fcber eine Sommerperiode
\n–\tAuswertung der Messergebnisse
\n–\tPrim\u00e4renergetische und wirtschaftliche Bewertung des Klimatisierungskonzeptes.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Es konnte nachgewiesen werden, dass die sorptionsgest\u00fctzte Klimatisierung in Verbindung mit Erdreichw\u00e4rme\u00fcbertragern im Prinzip geeignet ist, f\u00fcr kleine Geb\u00e4ude eine ausreichende Klimatisierung im Sommer sicherzustellen. Der K\u00e4ltebedarf des neu errichteten Niedrigenergiehauses, also die K\u00fchllast, war allerdings an bestimmten Sommertagen so hoch, dass die Zulufttemperatur nicht immer unter 26\u00b0C gehalten werden konnte. Das entwickelte L\u00fcftungsger\u00e4t muss auch noch weiter verbessert werden. So zeigte sich, dass es am Rotor zu einem \u00dcberstr\u00f6men der Zuluft in die Abluft kam. Die W\u00e4rme\u00fcbertrager wurden nicht optimal angestr\u00f6mt, sodass nicht die nominelle \u00dcbertragungsleistung erreicht wurde. Generell ist daher bei dem entwickelten Ger\u00e4t noch eine grundlegende str\u00f6mungstechnische Optimierung notwendig.
\nMithilfe eines an den vorhandenen Messdaten kalibrierten, dynamischen Simulationsmodells auf der Basis von Modelica\/Dymola wurde f\u00fcr 2 Testreferenzjahre der prim\u00e4renergetisch umgerechnete Energiemehrbedarf f\u00fcr die Klimatisierung berechnet, wobei von einer optimalen Reglerkonfiguration ausgegangen wurde. Dieser Prim\u00e4renergiemehrbedarf betr\u00e4gt etwa 4 kWh\/m\u00b2a und entsteht u.a. dadurch, dass in Zeiten ohne Solarenergieangebot die W\u00e4rme zur Regeneration des Sorptionsrades durch andere W\u00e4r-meerzeuger wie z. B. einem Brennwertkessel bereitgestellt werden muss. Der Prim\u00e4renergiebedarf f\u00fcr ein Niedrigenergiehaus w\u00fcrde sich damit durch die Klimatisierung um etwa 10% erh\u00f6hen. Der Prim\u00e4renergiebedarf eines konventionellen Klimatisierungssystem w\u00e4re mindestens doppelt so hoch gewesen. Ein Schl\u00fcsselproblem ist die Regelungstechnik, da viele Anlagenkomponenten (Solarkollektoren, Pufferspeicher, Brennwertkessel, Erdreichsonden) zusammenarbeiten m\u00fcssen. Hier sind ebenfalls noch weitere Optimierungen m\u00f6glich. So war z. B. der Warmwasserverbrauch stark diskontinuierlich und konzentrierte sich oft auf die Morgenstunden. In dieser Zeit musste zur Regeneration des Sorptionsrades die W\u00e4rme durch den Brennwertkessel bereitgestellt werden. Durch eine verbesserte Speichersteuerung k\u00f6nnte mehr Solarenergie genutzt werden. Vorteilhaft bei einem sorptionsgest\u00fctzten System ist der Umstand, dass eine Entfeuchtung nur an bestimmten Tagen notwendig ist. Eine konventionelle Klimaanlage muss f\u00fcr den ung\u00fcnstigsten Fall ausgelegt werden, d. h. die Luft wird immer auf unter 12\u00b0C abgek\u00fchlt. Bei einem sorptionsgest\u00fctzten System wird an den Tagen, an denen keine Entfeuchtung notwendig ist, die Regenerationsw\u00e4rme abgeschaltet und die Luft einfach nur abgek\u00fchlt.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Teilergebnisse wurden bereits auf folgenden Tagungen vorgestellt:
\n–\tSchmitz, G.: Umweltvertr\u00e4glich Klimatisieren – ein Widerspruch?, ZEBAU Anwenderforum, Handwerkskammer Hamburg, 15.2.2006
\n–\tSchmitz, G.: Bau und Betrieb einer sorptionsgest\u00fctzten Klimaanlage , VDI-Tage der Geb\u00e4udetechnik, 1.2.2006
\n–\tQin, C.; Schmitz, G.: Engine driven desiccant-assisted hybrid air-conditioning system Proceedings of the 23rd World Gas Conference, 5.-9.6.2006 Amsterdam, paper 5.3EF.23
\nEs wurde ein Beitrag zum 22. Internationalen Congress of Refrigeration vom 21.8.-26.8.2007 in Peking eingereicht.
\nZeitschriftenaufs\u00e4tze sind in Vorbereitung.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Durch Nutzung nat\u00fcrlicher W\u00e4rmequellen (Solarenergie) und W\u00e4rmesenken (Erdreichk\u00fchlung) kann weitgehend eine nat\u00fcrliche Klimatisierung realisiert werden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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