Kühlen mit Sonnenwärme?

Wohin mit dem Wärmeüberschuss, den eine thermische Solaranlage (Sonnenkollektoren) im Sommer produziert? Kann diese kostenlose Energie zur Kühlung unserer Wohnräume verwendet werden?

Zwei Ansatzpunkte sind möglich:

Geschlossenen Sorption

Die geschlossene Sorption benötigt eine Absorptionskältemaschine [1] und ein Kältemittel aus Ammoniak und Wasser oder einer Salzlösungen wie z.B. Lithiumbromid. Dieses System scheint mir aufgrund der Komplexität und der verwendeten Chemikalien eher ungeeignet zum Selbstbau.

Offene Sorption

Diese Technik kühlt die zugeführte Außenluft durch Verdunstungskälte, d.h. durch das Versprühen von Wasser. Da hierbei die Luftfeuchtigkeit stark ansteigt, muss ein Rotationsluftentfeuchter [2] die Zuluft zunächst trocknen [3], [4]. Doch der Reihe nach.

Funktionsweise der offenen Sorption

Funktionsweise der solaren Kühlung mittels offener Sorption.

Zuluft

Die warme Außenluft durchströmt zunächst einen Rotationsluftentfeuchter, ein langsam rotierendes Rad welches mit einer hygroskopischen Substanz (z.B. Silicagel) beschichtet ist. Die Adsorption der Feuchtigkeit an dieser Substanz geht allerdings mit einer Erwärmung (der Adsorptionswärme) einher. Daher durchströmt die warme, trockene Luft im nächsten Schritt einen Kreuzstrom- oder Rotationswärmetauscher, der sie mit Hilfe der Abluft etwas kühlt. Im letzten Schritt wird die Luft befeuchtet und dadurch weiter gekühlt.

Abluft

Die Abluft durchströmt den Wärmetauscher wobei sie zunächst befeuchtet werden kann, um die Kühlwirkung im Wärmetauscher zu verbessern. Die weitere Aufgabe der Abluft ist die Trocknung des Rotationsluftentfeuchters und hier kommt endlich die Solarwärme ins Spiel: Sie erwärmt die Abluft auf 50-85°C die anschließend durch den Rotationswärmetauscher strömt und die darin enthaltene Feuchtigkeit aufnimmt.

Selbstbau?

Bis auf den Rotationsluftentfeuchter sollten alle Bauteile problemlos zu bekommen sein. Der Rotationsluftentfeuchter scheint aber ein Problem zu sein. Viel Zeit habe ich in die Suche allerdings noch nicht investiert.
Fertige Geräte sind angeblich auf dem freien Markt erhältllich [5]. Bisher kenne ich jedoch keinen Anbieter.

Stichworte für die weitere Informationsbeschaffung:
Kühlung mittels Wärme
Solar desiccant systems
Desiccant Evaporative Cooling (DEC)
Firma Munters (Sorptionsgestützte Luftentfeuchter für elektrischen Anschluss)
Publikationen des Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE [6]

Quellen

[1] Absorptionskältemaschine
[2] Rotationsentfeuchter
[3] G. Höfker, “Desiccant Cooling with Solar Energy”, De Montfort University Leicester & Hochschule für Technik – Fachhochschule Stuttgart
[4] Kühlung durch Trocknung und Verdunstung
[5] H.-M. Henning, “Solare Klimatisierung – Stand der Entwicklung”, Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

 

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