Grundlagen zur solaren Kälteerzeugung
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Für die thermische Behaglichkeit in Gebäuden ist neben der Wärmeversorgung auch die Begrenzung hoher Temperaturen ein wichtiger Aspekt. Bei den unerwünschten Wärmequellen, den sogenannten Kühllasten, unterscheidet man zwischen internen und externen Ursachen. Die wichtigsten internen Kühllasten werden durch
- Personen (hohe Belegungsdichte),
- Beleuchtung und
- elektrische Arbeitshilfen (z. B. Computer) hervorgerufen.
- Solarstrahlung,
- Wärmetransmission von außen nach innen
- sowie Wärmepotenziale, die über den Luftaustausch den Innenraum belasten.
Neben klassischen elektrisch betriebenen Kältemaschinen können
dafür auch Technologien eingesetzt werden, die Wärme als
Antriebsenergie nutzen. Besteht ein wesentlicher Teil der Kühllast
aus solaren Lasten – treten Sonneneinstrahlung und Kühlbedarf
also fast zeitgleich auf – bietet das optimale Voraussetzungen
für eine solare Kälteerzeugung, auch solarthermische Klimatisierung
genannt. Man unterscheidet dabei zwischen geschlossenen Systemen,
mit deren Hilfe kaltes Wasser erzeugt wird, und offenen Systemen,
die kalte Zuluft ermöglichen.
Bei der solarthermischen Klimatisierung kommen Flachkollektoren, doppelverglaste
Flachkollektoren und Vakuumröhrenkollektoren zum Einsatz (siehe auch
Beitrag Arten und Verfahren der solaren Kälteerzeugung).
Welche Kollektorart verwendet wird, hängt von dem Bedarf der
Prozesstemperaturen ab. Eine pauschale Dimensionierung von Systemen
zur solaren Kühlung ist nicht möglich; ökonomisch empfohlene solare
Deckungsanteile liegen bei ca. 75% der thermischen Antriebsenergie.
Ein wichtiger Aspekt bei der solaren Kühlung ist die Deckung der
erforderlichen Restwärme. Wird diese mit fossilen Energieträgern
bereitgestellt, ergibt sich ein ökologischer Vorteil gegenüber
elektrischen Kompressionskältemaschinen – in Abhängigkeit des
Primärenergiekennwerts für Strom – erst bei sehr hohen solaren
Deckungsraten (z. B. Deutschland > 70%).