Klima-Lüftung
Kühlen (und Heizen) mit der Sonne
Durch die aktive Kühlung mit der Sonne bleibt es auch an heißen Sommertagen angenehm kühl.
Das Holzinnovationszentrum „hiz” in Zeltweg verfügt über einen großzügigen Seminarraum. Wegen der großflächigen, nach Westen gerichteten Glasflächen wurde der Raum in den Sommermonaten oftmals überhitzt, dadurch war die Nutzung stark eingeschränkt. Neben einer Beschichtung der Fenster mit einer Schutzfolie und einer Öffnungsmöglichkeit der Oberlichten wird nunmehr durch die Installation einer Kälteanlage die Restwärme abgeführt. Durch die aktive Kühlung konnte der Nutzerkomfort im Sommerhalbjahr deutlich verbessert werden.
Konventionelle, elektrisch angetriebene Kältemaschinen zeichnen sich durch zahlreiche Nachteile, wie zum Beispiel hoher Stromverbrauch, hohe Betriebskosten, hohe Umweltbelastung durch Kraftwerksprozesse und durch die eingesetzten Kältemittel, aus. Daher sollte am Standort Zeltweg eine alternative, innovative und ressourcenschonende Möglichkeit der Kühlung realisiert werden. Beauftragt wurde die Pink GmbH, Energie- und Speichertechnik aus Langenwang.
DI(FH) Werner Pink: „Geplant war die Realisierung einer thermisch angetriebenen Kältetechnik, welche die Antriebsenergie primär aus thermischen Solarkollektoren bzw. aus Fernwärme (Kraftwerks-Abwärme) bezieht.”
Zusätzlich soll die Möglichkeit genutzt werden, regionale, steirische Firmen, welche in diesem innovativen Bereich tätig sind, in die Umsetzung einzubinden. Zur Raumtemperierung wurde eine Anlage zur solar betriebenen Kühlung errichtet. Zusätzlich wird in der Übergangszeit das Heizsystem mit der Solaranlage unterstützt.
Der Seminarraum verfügte bereits über eine Lüftungsanlage, daher musste nur ein zusätzliches Kühlregister eingebaut werden. Dieses wird mit 12 °C kaltem Wasser (Sole) durchströmt. Das Kaltwasser wird einem Kaltwasserspeicher mit 1.000 Litern Inhalt entnommen. Die Versorgung des Kaltwasserspeichers erfolgt von einer thermisch angetriebenen Absorptionskältemaschine mit 19 kW nominaler Kälteleistung. Die Kältemaschine arbeitet mit heißem Wasser (65 bis 95°C) als Antriebsenergie, welche aus einem Pufferspeicher mit 3.500 Litern Inhalt entnommen wird. Der Pufferspeicher wird – über ein Wärmetauschersystem getrennt – von der 100 m² großen Solarkollektoranlage erhitzt.
Sollte kein Kühlbetrieb erforderlich sein, wird die Wärme dem bestehenden Heizsystem zugeführt. Somit kann der Bezug von Fernwärme reduziert werden. Die Rückkühlung der Kältemaschine erfolgt über einen Verdunstungskühlturm im Freien.
Die Solarkollektoranlage ist eine thermische Solaranlage mit Mitteltemperaturkollektoren der Type ökoTech HT, welche speziell für den Betrieb mit thermisch angetriebenen Kältemaschinen optimiert sind. Die Auslegungstemperaturen betragen 95/85 °C (VL/RL) bei einem Volumenstrom von etwa 4.000 Litern pro Stunde.
Die Kollektoren befinden sich am Flachdach des Gebäudes und sind mittels einer Stahl-Unterkonstruktion und Betonballasten frei aufgestellt. Um einen optimalen Betrieb im Sommer zu ermöglichen, beträgt der Neigungswinkel der Kollektoren 30 Grad. Die isolierten Vor- und Rücklaufleitungen zum Technikraum im Untergeschoß werden an der Fassade geführt.
Im Technikraum befinden sich die beiden parallel betriebenen Wärmetauschermodule, welche die Wärme aus dem mit Glykol gefüllten Solarkreis auf das Heizungswasser übertragen.
Das Wärmetauschersystem verfügt über einen eigenen Regler, welcher die Pumpen ansteuert. Solares Kühlen zeichnet sich durch zahlreiche positive Eigenschaften gegenüber der konventionell eingesetzten Kompressionskältetechnik aus.
Die solare Kühlung benötigt um bis zu 80 Prozent weniger elektrischen Strom. Dies wirkt sich positiv auf die Betriebskosten und Anschlussleistungen sowie auf die benötigten Kraftwerks- und Netzkapazitäten aus.
Durch die Reduktion des Stromverbrauchs wird auch der Ausstoß klimaschädlicher Abgase aus Kraftwerksprozessen reduziert. Die Kältemaschinen für solare Kühlungen arbeiten durchwegs mit umweltfreundlichen Kältemitteln, welche weder die Ozonschicht zerstören noch den Treibhauseffekt verstärken. Thermische Solaranlagen, welche auch zur Unterstützung der Raumheizung in der Übergangszeit ausgelegt sind, erzeugen in den heißen Sommermonaten Überschüsse. Anlagen zur solaren Kühlung können diese Überschüsse in wertvolle Kühlenergie umwandeln. Durch diese Mehrfachnutzung der Solaranlage kann der jährliche Solarertrag maximiert werden.
Das aktive Kühlen von Gebäuden ist in Österreich vor allem im gewerblichen Bereich üblich. Weltweit ist der Energiebedarf für Kühlung höher als für die Heizung. Daraus ergeben sich für diese Technologie und die heimischen Firmen interessante Chancen im Export.
