Klimatisieren mit Sonne und Wärme
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Klimatisieren mit Sonne und Wärme
Themeninfo neu 05.04.2004 15:29 Uhr BINE Informationsdienst Seite 13 Klimatisieren mit Sonne und Wärme Bereits heute stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung, Niedertemperaturwärme für die Klimatisierung von Gebäuden zu verwerten. Besonderen Charme hat die Nutzung der Sonnenenergie wegen der weitgehenden Gleichzeitigkeit von Kühllasten und hoher Solareinstrahlung – zumindest im saisonalen Gedruckt auf 100% Recyclingpapier ohne optische Aufheller Maßstab. R aumlufttechnische Anlagen – gleich welcher Art – erhöhen den Energiebedarf, das Investitionsvolumen und die Wartungskosten eines Gebäudes. Ziel jeder Gebäudeplanung sollte es daher sein, den Kühlungsbedarf zu minimieren. Dennoch ist es in vielen Fällen notwendig, aktive Systeme zur Regelung von Temperatur und Raumluftfeuchte einzusetzen. In Kongresszentren, Theatern, 1 Die derzeit größte Solaranlage zur solaren Klimatisierung steht rund 50 km nord-östlich von Athen in Griechenland. Die 2.700 m2 große Kollektoranlage versorgt zwei Adsorptionskältemaschinen mit je 350 kW Leistung, die zur Klimatisierung einer Kosmetikfabrik genutzt werden (Bild: E. Podesser, Joanneum Research, Graz/Österreich) Warenhäusern usw. lässt sich ein behagliches Raumklima in der Regel nur mit raumlufttechnischen Anlagen zuverlässig aufrecht erhalten. Bisher werden für die Gebäudeklimatisierung hauptsächlich Kompressionskältemaschinen eingesetzt. Die früher ozonschädigenden Kältemittel dieser Anlagen konnten durch FCKW-freie Ersatzstoffe substituiert werden, die jedoch auch nicht gänzlich unproblematisch für das Erdklima sind. Außerdem haben Kompressionskältemaschinen einen hohen Strombedarf, der vornehmlich zu Spitzenlastzeiten abgerufen wird. In den USA und Japan erreichen mit Gas befeuerte Absorptionskältemaschinen große Marktanteile. Diese nutzen im Sommer freie Kapazitäten des Gasnetzes und reduzieren so die Spitzenlasten des Stromnetzes. Mit dem hohen Temperaturniveau der Gasfeuerung sind Kälteleistungen bis zum 1,2-fachen der eingesetzten Wärmeleistung erreichbar. In den letzten Jahren wächst das Interesse an wärmegetriebenen Kühl- und Entfeuchtungsverfahren, die Wärme auf niedrigem Temperaturniveau wie z.B. Fernwärme, Abwärme und insbesondere auch solare Wärme für die Klimatisierung nutzen. Im Rahmen von DESIGN WORKS, Bonn Pilotvorhaben und Demonstrationsprojekten wurden etliche Anlagen realisiert. Zum Einsatz kamen sowohl geschlossene Systeme wie Ad- und Absorptionskältemaschinen als auch offene Kühl- und Entfeuchtungsverfahren wie die sorptionsgestützte Klimatisierung. Themeninfo neu 05.04.2004 15:28 Uhr Seite 2 Mit Wärme kühlen Zentrale Anlagen zur Raumklimatisierung können nach der Art des verwendeten Verfahrens unterschieden werden. Geschlossene Kältemaschinen stellen Kaltwasser bereit, während offene Sorptionsverfahren zur direkten Luftkonditionierung, also Temperaturabsenkung und Entfeuchtung, eingesetzt werden. Gebäude Verteil-Medium Technologie Kühllastberechnung (Gebäudeparameter wie z.B. Materialien, Wandaufbauten, Geometrie, Orientierung; interne Lasten, meteorologische Bedingungen) => Kühl-/Heizlast; benötigter hygienischer Luftwechsel Installation einer zentralen Lüftungsanlage sinnvoll und erwünscht? Reines Kaltwasser-System Klima moderat und extrem Thermisch angetriebene Kältemaschine, Kaltwassernetz, 6°C - 9°C nein ja Kann Kühllast über hygienischen nein Luftwechsel gedeckt werden? Zuluft-Anlage + Kaltwassersystem Klima moderat und extrem ja Zuluftanlage, thermisch angetriebene Kältemaschine, Kaltwassernetz, 6°C - 9°C Gebäude tauglich für eine Zu-/Abluft-Anlage nein (d.h. ausreichend dichte Gebäudeausführung?) ja Klima moderat Gebäude tauglich für eine Zu-/Abluft-Anlage (d.h. ausreichend dichte nein Gebäudeausführung?) Zu-/Abluft-Anlage + Kaltwassersystem ja extrem DEC System: Standard-Konfiguration, Kaltwassernetz 12°C - 15°C Konventionelle Zu-/Abluft-Anlage, thermisch angetriebene Kältemaschine, Kaltwassernetz, 6°C - 9°C DEC System: spezielle Konfiguration für feuchte Klimata, Kaltwassernetz, 12°C - 15°C Reines Luft-System Zu-/Abluft-Anlage Klima moderat DEC System: Standard Konfiguration extrem Konv. Zu-/AbluftAnlage, thermisch angetriebene Kältemaschine, 6°C - 9°C DEC System: spezielle Konfiguration für feuchte Klimata 2 Entscheidungsdiagramm für die Systemauswahl Einsatzmöglichkeiten und Klima Das Wohlbefinden und die Leistungsfähigkeit von Menschen hängt entscheidend von den sie umgebenden Bedingungen ab. Neben sauberer, frischer Luft sind die Temperatur und die Feuchte der Raumluft bzw. der umgebenden Raumflächen hierfür die wichtigsten Parameter. Aufgabe der Klimatechnik ist deshalb nicht nur die Begrenzung der Raumtemperatur sondern auch die Kontrolle der Feuchte der Raumluft. In vielen Regionen 2 BINE themeninfo ist aus diesem Grund die Luftentfeuchtung eine zentrale Aufgabe klimatechnischer Anlagen. Heute sind unterschiedliche raumlufttechnische Verfahren verfügbar, die Wärme auf niedrigem Temperaturniveau (<90 °C) nutzen. Bisher werden nur zentrale Anlagen für Gebäude oder Gebäudebereiche installiert. Anlagen für den dezentralen Einsatz in einzelnen Räumen sind noch nicht auf dem Markt. Zur Verfügung stehen geschlossene Systeme wie Ad- und Absorptionskältemaschinen und offene Kühl- und Entfeuchtungsverfahren wie die sorptionsgestützte Klimatisierung (SGK). Ein Entscheidungsschema zur Systemauswahl zeigt 2 . Dabei wird davon ausgegangen, dass sowohl eine Kontrolle der Raumtemperatur als auch der Raumluftfeuchte stattfindet. Abhängig von den Kühllasten kann entweder eine Nur-Luft-Anlage, ein rein wassergestütztes System oder ein kombiniertes Wassersystem mit Lüftungsanlage eingesetzt werden. Das technische Entscheidungskriterium ist, ob der hygienische Luftwechsel auch zur Abfuhr der sensiblen und latenten Kühllasten ausreicht. In diesem Fall ist eine Nur-Luft-Anlage eine geeignete Lösung. Die Variante mit Zu-/ Abluft-Anlage ist nur bei ausreichend dicht ausgeführten Gebäuden sinnvoll. Bei dieser kann Niedertemperaturwärme über offene sorptionsgestützte Anlagen (DEC) oder mit konventioneller Lüftungstechnik in Verbindung mit thermisch angetriebenen Kältemaschinen eingesetzt werden. Wenn eine Zu-/Abluftanlage nicht eingesetzt werden kann, sind thermisch angetriebene Kaltwassererzeuger die beste Möglichkeit der Nutzung von Niedertemperaturwärme. Kaltwasserverfahren Bei der Verwendung von geschlossenen Kältemaschinen wird Kaltwasser bereit gestellt, das in unterschiedlicher Weise für die Raumklimatisierung eingesetzt werden kann. Die benötigte Kaltwassertemperatur hängt entscheidend davon ab, ob Geräte versorgt werden, die auch für die Luftentfeuchtung (latente Lasten) benutzt werden, oder ob die angeschlossenen raumseitigen Komponenten nur zur Abfuhr sensibler Lasten, d.h. zur Kontrolle der Temperatur, dienen. In zentralen Lüftungsgeräten oder dezentralen Umluftgeräten (fan-coils), die sowohl zur Kontrolle der Temperatur als auch der Feuchte der Raumluft verwendet werden, wird die Luft unter den Taupunkt abgekühlt. Dadurch kondensiert ein Teil des Wasserdampfes in der Luft und die absolute Feuchte sinkt. Um hier eine ausreichende Luftentfeuchtung zu ermöglichen, sind Kaltwassertemperaturen im Bereich 6 - 9 °C erforderlich. Soll die Kältemaschine jedoch lediglich für die Abfuhr sensibler Lasten eingesetzt werden, so reichen deutlich höhere Kaltwassertemperaturen im Bereich 15 - 20 °C aus. Beispiele für entsprechende raumseitige Komponenten sind Flächenkühlsysteme also Kühldecken, Fußbodenkühlung, Wandflächen mit integrierten Kapillarrohrmatten, die Bauteilkühlung bzw. Betonkernkühlung. In Frage kommen auch andere Systeme der stillen Kühlung wie Umluftkühler, die mit natürlicher Luft-Zirkulation arbeiten. Jede thermisch angetriebene Kältemaschine ist durch drei Temperaturniveaus charakterisiert 3 : das hohe Temperaturniveau, bei dem die Antriebswärme aufgenommen wird, das niedrige Temperaturniveau, bei dem die Nutzkälte bereit gestellt, d.h. die Wärme vom klimatisierten Raum aufgenommen wird und ein mittleres Tempera- 4 Themeninfo neu 05.04.2004 Antriebswärme hohe Temperatur, TH Solarkollektor Wärmeabgabe mittlere Temperatur, TM Umgebung, z.B. Kühlturm Klimatisierungssystem Nutzkälte Niedrige Temperatur, TC Coefficient of Performance = COP = COPPE = 15:28 Uhr Kälteleistung Antriebswärme Nutzkälte PE Antriebswärme + PE,Strom Strombedarf 3 Thermodynamische Verhältnisse bei thermisch angetriebener Kälteerzeugung. Temperaturniveaus und allgemeine Definition des COP sowie wichtigste Gleichungen. PE,Wärme beschreibt den Umwandlungsfaktor von Primärenergie in Antriebswärme und PE,Strom den entsprechenden Umwandlungsfaktor von Primärenergie in Elektrizität turniveau, bei dem die Wärme abgeführt wird. Für diese Wärmeabfuhr wird in den meisten Fällen ein Nasskühlturm verwendet. Eine Schlüsselgröße zur Beschreibung der Effizienz von thermisch angetriebenen Kältemaschinen ist das Wärmeverhältnis (engl. Coefficient of Performance, COP). Der COP ist definiert als das Verhältnis aus Kälteleistung und hierfür benötigter Antriebswärmeleistung 3 . Ein realistischer Vergleich von unterschiedlichen Verfahren hinsichtlich der energetischen Effizienz erfordert jedoch eine Betrachtung des gesamten Energieaufwandes einschließlich der elektrischen Verbräuche von Pumpen usw. Dabei ist zu beachten, dass ein direkter Zusammenhang zwischen dem COP und der an die Umgebung abzuführenden Wärmemenge besteht: je kleiner der COP, desto größer ist die Wärmemenge, die an die Umgebung abgeführt werden muss, und desto größer ist demzufolge auch der Aufwand an elektrischer Energie für die Pumpe des Kühlwasserkreises Seite 3 und den Ventilator im Kühlturm; zu den wichtigsten Gleichungen 3 . Die wichtigsten Verfahren zur Kaltwassererzeugung werden hinsichtlich ihrer grundlegenden wichtigsten Kenngrößen in 4 verglichen. Antriebswärme FoL AbL AuL ZuL Offene Verfahren (sorptionsgestützte Verfahren) Kälteleistung PKälte = V L (hAuL - hZuL) Kühlleistung PKühl = V L (hAuL - hZuL) Offene Verfahren basieren generell auf einer Kombination der sorptiven Luftentfeuchtung mit der Verdunstungskühlung. Sie werden im deutschsprachigen Raum als sorptionsgestützte Klimatisierung (SGK) und im Englischen als „Desiccant Cooling“ oder „Desiccant and Evaporative Cooling (DEC)“ bezeichnet. Das Kältemittel – Wasser – ist dabei in direktem Kontakt mit der Atmosphäre – deshalb die Bezeichnung als „offene Verfahren“. Da bei Anlagen dieser Art generell Luft behandelt wird, handelt es sich immer um Lüftungsanlagen. Eine Lüftungsanlage hat primär die Aufgabe, einen Raum mit gefilterter Frischluft zu versorgen. Die Sorptionstechnik ermöglicht es mit Hilfe von thermischer Antriebsenergie, diese Frischluft zu konditionieren, also ihre Temperatur und Feuchte in einem komfortablen Bereich einzustellen. Somit geht die Funktion über die Kältebereitstellung hinaus, was auch einen direkten Vergleich mit Kaltwassererzeugern schwierig macht. Ob eine solche Lüftungsanlage ausreichend Kühlleistung liefert, um als alleinige Komponente unter allen Bedingungen den erwünschten Raumkomfort zu garantieren, hängt einerseits von der Zusammensetzung der Kühllasten und andererseits vom Volumenstrom der Anlage ab. Generell gilt, dass aus energetischer Sicht eine Begrenzung des Volumenstroms der Lüftungsanlage auf die hygienischen Erfordernisse, also den hygienischen Luftwechsel, sinnvoll ist. Mit diesem hygienischen Luftwechsel sollten alle Feuchtlasten abgeführt werden. Darüber hinausgehende sensible Kühllasten sind dann am spezifische Enthalpie h = (cL + cW,V x) TL + x r0 Coefficient of Performance = COP = Kälteleistung Antriebswärme 5 Definition von Kälteleistung, Kühlleistung und COP bei thermisch angetriebenen Verfahren der direkten Luftkonditionierung. AuL=Aussenluft, ZuL=Zuluft, AbL=Abluft, FoL=Fortluft, . V=Luftvolumenstrom, L=Dichte trockener Luft, cL=spezifische Wärmekapazität (feuchte Luft), cW,V=spezifische Wärmekapazität von Wasserdampf, TL=Temperatur, x=absolute Feuchte, r0=spezifische Verdampfungsenthalpie günstigsten mit raumseitigen Komponenten wie Flächenkühlsystemen abzuführen. Insbesondere bei kleinen Anlagen scheitert eine solche Lösung allerdings häufig an den höheren Investitionskosten, da zwei Systeme – Lüftungsanlage und System mit Kaltwasser – benötigt werden. Die Definition des COP für offene Klimatisierungsverfahren sowie die Definition der Kälteleistung und der Raumkühlleistung ist in 5 zusammengefaßt. Auch für diese Verfahren müssen für einen realistischen Vergleich der energetischen Effizienz alle Energieverbräuche einbezogen werden. Bei den offenen Verfahren ist vor allem die elektrische Energie zum Antrieb der Ventilatoren von Bedeutung, da im Vergleich zu konventionellen Lüftungsanlagen in der Regel zusätzliche Komponenten installiert sind, die einen höheren Druckverlust und somit einen höheren Strombedarf zur Luftförderung bedingen. Wichtigste typische Kenndaten von thermisch angetriebenen Kältemaschinen Verfahren Absorptionskältemaschine Anzahl Stufen 1-stufig Sorptionsmittel Lithiumbromid Wasser Silikagel Arbeitsstoff Wasser Ammoniak Wasser Antriebstemperatur 80°C - 110°C Adsorptionskältemaschine 2-stufig 1-stufig 1-stufig 140°C - 160°C 80°C - 120°C 60°C - 95°C Heisswasser, Dampf, Direktbefeuerung Heisswasser, Dampf, Direktbefeuerung Heisswasser Antrieb durch Heisswasser, (evtl. Dampf, einige auch mit Direktbefeuerung) COP 0,6-0,8 0,9-1,2 0,3-0,7 0,4-0,7 Leistungsbereich, marktverfügbar wenige Hersteller > 20 kW (Heisswasser), viele Hersteller > 100 kW wenige Hersteller > 50 kW, mehrere Hersteller > 100 kW kleine Anlagen nur direkt befeuert, große Anlagen kundenspezifisch 50 - 350 (Mayekawa), 250 - 500 (Nishyodo) Hersteller York ,Yazaki, EAW, Trane, Carrier, Broad, Ebara, LG Machinery, Sanyo-McQuay, Sulzer-Escher Wyss, Entropie, Century Direkt befeuert: Robur, Colibri, Mayekawa, Nishyodo AWT, Mattes; Heisswasser, Dampf: ABB, Colibri, Mattes 4 Übersicht über die wichtigsten Verfahren zur Kaltwassererzeugung für die Raumklimatisierung (Temperaturen, COP-Werte, Marktverfügbarkeit, Leistungsbereich, Hersteller (ohne Anspruch auf Vollständigkeit)) BINE themeninfo 3 Themeninfo neu 05.04.2004 15:28 Uhr Seite 4 Technologien und ausgeführte Anlagen Derzeit sind in Deutschland rund 25 Anlagen zur solaren Gebäudeklimatisierung und in Europa insgesamt rund 40 Anlagen mit einer Gesamtkollektorfläche von etwa 17.000 m2 und einer Gesamtkälteleistung von rund 4,4 MW installiert. Die meisten Anlagen entstanden im Rahmen von geförderten Projekten. Vielfach wurden sie wissenschaftlich begleitet. 400 Absorption Adsorption SGK-Technik 8,00 350 7,00 300 6,00 250 5,00 200 4,00 100 2,00 50 1,00 0 0,00 6 Garching Stuttgart Würzburg Dresden Augsburg Freiburg Remscheid Kamenz Bremen Dresden Riesa Bückeburg Stuttgart Althengstett Freiburg I Freiburg II 3,00 Köthen Berlin I Berlin II 150 Köln Langenau installierte Kälteleistung, [kW] Absorptionskältemaschinen sind die am weitesten verbreitete Technik thermisch angetriebener Kälteerzeugung. Ihr Haupteinsatzgebiet ist die Kältebereitstellung unter Ausnutzung von Fernwärme, industrieller Abwärme oder der Abwärme eines Blockheizkraftwerkes (BHKW). Bei Absorptionskälteanlagen wird wie bei Kompressionsmaschinen die Abhängigkeit des Siede- und Taupunkts eines Kältemittels vom Druck ausgenutzt. Durch Einsatz eines Sorptionsmittels wird eine thermische Verdichtung des Kältemittels mit Wärme als Antriebsenergie erreicht, so dass keine hochwertige Elektroenergie für die Kälteerzeugung verwendet wird. Die am häufigsten eingesetzten Kälte/Sorptionsmittelpaarungen sind H2O/LiBr Solare Klimatisierungsanlagen in Deutschland: installierte Kälteleistung in kW und spezifische Kollektorfläche in m2/kW für Anlagen mit Kaltwassererzeugern (Absorption links, Adsorption Mitte) und für offene, sorptionsgestützte Anlagen (rechts) (nach /Albers2001/ und /Hindenburg2002/) 4 BINE themeninfo 9 8 Neue Absorptionskältemaschine, maximale Kälteleistung 14 kW (Quelle: Phönix Sonnenwärme) verflüssigt. Das Kältemittel kann nun – nach Drosselung auf das niedrige Druckniveau – im Verdampfer erneut verdampft werden. Die im Generator entstandene konzentrierte Lösung wird über einen Lösungswärmeübertrager (HX) in den Absorber zurückgeführt und kann dort das Kältemittel wieder absorbieren. Durch die Abkühlung der konzentrierten Lösung und Vorwärmung der verdünnten Lösung im Lösungswärmeübertrager wird die Effizienz der Anlage deutlich verbessert. Damit ergeben sich in der Regel COP-Werte von 0,7 bis 0,8 für einstufige Anlagen. Zwei-stufige Systeme erreichen höhere COP-Werte im Bereich bis zu 1,2. Sie benötigen allerdings Antriebswärme auf einem höheren Temperatur-Niveau von ca. 140-160°C. Bisher wurden Absorptionskältemaschinen vor allem mit Kälteleistungen größer 200- 100 0% 40% 50% 10 60% G C HX Druck / mbar Absorptionskältemaschinen und NH3/H2O. Für Anwendungen oberhalb von ca. 4°C (Gebäudeklimatisierung) wird üblicherweise H2O/LiBr eingesetzt, da hiermit im Allgemeineren eine höhere Effizienz erreicht wird. Der Vorteil von NH3/H2O-Anlagen liegt dagegen im geringeren Gefrierpunkt von NH3, so dass auch Nutztemperaturen deutlich unterhalb von 0°C erreicht werden können. Beide Stoffpaarungen haben keine klimarelevanten Auswirkungen. Im folgenden wird exemplarisch das Stoffpaar H2O/LiBr betrachtet. Der Verdampfer (E) befindet sich auf niedrigem Druckniveau bei ca. 10 mbar 7 . Das Kältemittel Wasser verdampft daher bereits bei 4-7°C und erzeugt durch die Aufnahme der notwendigen Verdampfungsenergie die nutzbare Kälteleistung. Der entstandene Kältemitteldampf wird im Absorber (A) durch konzentrierte LiBr-Lösung absorbiert und kann – da er sich jetzt im flüssigen Zustand befindet – durch geringen Energieaufwand mit einer Lösungsmittelpumpe (SP) auf das höhere Druckniveau gefördert werden. Durch die Zufuhr von solar erzeugter Antriebswärme mit einer Temperatur von ca. 60° bis 95°C wird der Kältemitteldampf im Generator (G) wieder aus der H2O/LiBrLösung ausgetrieben und im Kondensator durch zugeführtes Kühlwasser bei ca. 30°C spezifische Kollektorfläche, [m2/kW] Die heute installierten Anlagen unterscheiden sich in der hydraulischen Verschaltung, in der Art der eingesetzten Kollektoren sowie der Kollektorgröße und hinsichtlich vieler weiterer Ausführungsdetails. Dennoch werden bisher nur einige wenige Technologien verwendet. Im Folgenden werden die wichtigsten Techniken anhand von ausgeführten Beispielen vorgestellt. 6 zeigt die spezifische Kollektorfläche und die Größe der Anlagen in Deutschland. SP 10 1 7 E A 10 20 30 40 50 60 Temperatur [°C] 70 Prinzip einer Absorptionskältemaschine (van’t Hofft-Diagramm) 80 90 100 Themeninfo neu 05.04.2004 15:28 Uhr Seite 5 Kondensator Anschluss weiterer Kältemaschinen aus der Liegenschaft Vakuumröhrenkollektoren mit 348 m2 Brutto-Kollektorfläche Schwerkraftkühlsysteme in der Giebelwand ca.100 kW Phase 1 Desorption Adsorption Phase 4 Kondensator AKM 2 44 kW Verdampfer Verdampfer Kondensator Phase 3 Wärmerückgewinnung Wärmerückgewinnung Anschluss an NT-Heizung Anschluss an Fernwärme Verdampfer AKM 1 44 kW Hydraulische Weiche 2 Speicher mit jeweils 800 l Phase 2 Kondensator Anschluss an zentrale Kälteversorgung mit EDV-Bereich Adsorption Desorption Verdampfer 9 Anlagenschema der Anlage im Presse- und Informationsamt der Bundesregierung (BPA) in Berlin 300 kW eingesetzt. Für den Anwendungsbereich kleiner Leistungen war lediglich eine Anlage eines japanischen Herstellers mit einer Nennleistung von 35 kW marktverfügbar, wobei die Mindestantriebstemperatur mit 75°C angegeben wurde. Die Anforderungen an ein gutes Teillastverhalten (hohe COP-Werte) bei gleichzeitig geringen und zeitlich variablen Antriebstemperaturen bei der solar gestützten Kälteerzeugung haben vor allem in Deutschland zu einer Weiterentwicklung von Absorptionskälteanlagen geführt. 10 Solar gekühlte Giebelwandbebauung im Presse- und Informationsamt der Bundesregierung (BPA) in Berlin mit Vakuumröhrenkollektoren auf dem Dach (Quelle: IEMB Berlin) 8 zeigt z.B. ein neu entwickeltes Gerät der Firma Phönix Sonnenwärme mit einer maximalen Leistung von 14 kW, welches bereits bei Antriebstemperaturen von 60°C ca. 6 kW Kälte erzeugen kann. Gleichzeitig ergibt sich unter diesen Teillastbedingungen (43% Last) immer noch ein COP von ca. 0,7. Vorteilhaft für Solaranlagen ist dabei, dass auch Temperaturen unter 60°C genutzt werden können. Der unvermeidbare Rückgang der erzeugbaren Kälteleistung kann dann z.B. durch Absenkung der Kühlwassertemperatur verringert werden, was insbesondere in den Morgenstunden keinen technischen Mehraufwand bedeutet. Die dazu notwendigen Regelkonzepte befinden sich in der Entwicklung. 12 Wärmeversorgung Betriebs-Zyklus einer Adsorptionskältemaschine Kollektortyp Vakuumröhren, direkt durchströmt Kollektorfläche 240 m2 (Absorber), 348 m2 (Brutto) Heisswasserspeicher 1.5 m3 Backup-Wärmequelle Fernwärme Kältebereitstellung Kältemaschine 2 Absorptionskältemaschinen Yazaki WFC 10 Kälteleistung 2 x 44 kW Backup-Kälte – 11 Schlüsseldaten der Anlage im Bundespresseamt Bundespresseamt Im Jahr 2000 wurde im Presse- und Informationsamt der Bundesregierung in Berlin (BPA) ein System zur solar gestützten Kälteerzeugung mit Absorptionskälteanlagen errichtet. Das Anlagenschema zeigt 9 . Die Kältebereitstellung für die sogenannte Giebelwandbebauung 10 wird über Schwerkraftkühlsysteme realisiert, die aus einem Kältenetz von zwei Absorptionskälteanlagen vom Typ Yazaki WFC10 versorgt werden. Die Vorlauftemperatur wurde dabei auf 16°C und die Rücklauftemperatur auf 20°C ausgelegt. Die Absorptionskälteanlagen werden im Sommer ausschließlich durch die Heizwärme eines Solarkollektorfeldes mit direkt durchströmten Vakuumröhrenkollektoren angetrieben. Überschüssige, solar erzeugte Kälte kann in einen Gebäudeteil mit EDV-Bereich und ganzjährigem Kältebedarf genutzt werden. Auf einen Kältespeicher konnte dadurch verzichtet werden. Aufgrund eines unzureichenden hydraulischen Abgleichs des Kollektorfeldes wurden in den ersten Betriebsjahren im BPA teilweise so hohe Temperaturen erreicht, dass einzelne Kollektoren in den partiellen Stillstand übergingen. Dadurch wurde die mögliche Heizleistung des Kollektorfeldes und damit die solare Kälteerzeugung reduziert. Da die mittleren Kollektortemperaturen von solaren Kühlsystemen im Allgemeinen höher sind als bei Anlagen zur Trinkwassererwärmung, ist hier ein guter hydraulischer Abgleich besonders wichtig. Es ist bekannt, dass die Antriebstemperatur einen großen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit einer Absorptionskälteanlage hat. Andererseits hat sich gezeigt, dass durch die Kühlwassertemperatur nicht nur die Leistungsfähigkeit sondern auch die minimal notwendige Antriebstemperatur der im BPA eingesetzten Absorptionskälteanlagen beeinflusst werden kann. Insbesondere für die frühen Morgenstunden, in denen einerseits tiefe Kühlwassertemperaturen ohne großen Energieaufwand erreicht werden können andererseits aber das Kollektorfeld noch nicht die maximale Leistung bzw. Austrittstemperatur liefert, stellt daher eine gleichzeitige Regelung von Heiz- und Kühlwassertemperatur eine interessante Option dar (siehe /Albers 2003/). Adsorptionskältemaschinen Adsorptionskältemaschinen sind bislang nur von wenigen Herstellern aus Asien kommerziell erhältlich. Das Hauptanwendungsgebiet ist mit dem von Absorptionsanlagen identisch. Adsorption ist die reversible Anlagerung von Gasmolekülen in den Poren eines hochporösen Adsorptionsmittels wie z.B. Silikagel. Bei Adsorptionskältemaschinen wird der im Verdampfer erzeugte Dampf des Kältemittels in derartigen Adsorptionsmitteln angelagert. Um einen kontinuierlichen Betrieb zu gewährleisten, sind deshalb – ausser dem Verdampfer und dem Kondensator – mindestens zwei getrennte Kammern mit Adsorptionsmittel erforderlich. Jede der BINE themeninfo 5 Themeninfo neu 05.04.2004 15:28 Uhr Seite 6 1 100 SF Heisswasser, ein 90 COP 0,9 80 60 0,7 COP, SF Temperatur [°C] 0,8 Heisswasser, aus 70 50 Kühlwasser, aus 40 30 0,5 Kühlwasser, ein 20 Kaltwasser, ein 0,4 10 Monatsmittelwerte Kaltwasser, aus 0 00:00 0,6 0,3 05:00 10:00 15:00 20:00 25:00 0,2 1 Zeit [mm:ss] 13 COP: 59.1 % SF: 60.5 % 30:00 Temperaturverlauf (Heisswasser, Kaltwasser, Kühlwasser) einer Adsorptionskältemaschine 3 5 7 14 gleichartigen Kammern enthält Sorptionsmittel, das in einen Wärmetauscher eingelagert ist. Während die eine Kammer den im Verdampfer erzeugten Kältemitteldampf adsorbiert und somit den Kälteprozess aufrecht erhält, wird die andere Kammer regeneriert. Dazu wird sie von einem heißen Wärmeträger, z.B. Wasser, das durch eine Solaranlage erhitzt wurde, durchströmt. Der Kältemitteldampf wird ausgetrieben und kondensiert im Kondensator. Sowohl zur Kühlung des Kondensators als auch zur Abfuhr der Adsorptionswärme, die während der Adsorption frei wird, ist ein Kühlkreis notwendig. Nach einer bestimmten Zeit kommt die Adsorption zum Erliegen. Die Funktion der Kammern wird gewechselt, wobei eine kurze Phase zur Wärmerückgewinnung zwischengeschaltet ist. Ein vollständiger Zyklus ist in 12 dargestellt und der resultierende Temperaturverlauf in 13 . Adsorptionskältemaschinen werden bislang nur von zwei japanischen Firmen hergestellt. Diese Geräte sind sowohl größer und schwerer als auch teurer als vergleichbare ein-stufige Absorptionskältemaschinen. Allerdings hat die Adsorptionstechnik einige wesentliche Eigenschaften, die sie für thermisch angetriebene Kälteerzeugung interessant machen. So werden keinerlei bewegte Teile im Vakuumbereich 6 BINE themeninfo 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 15 COP der Kältemaschine und Beitrag der Solaranlage zur Antriebswärme der Adsorptionskältemaschine (SF) der Anlage am Universitätsä-Klinikum Freiburg (August 2003) benötigt. Außerdem gibt es keine Möglichkeit der Kristallisation wie bei Absorptionsanlagen, so dass keine Einschränkungen hinsichtlich der Kühlwassertemperatur bestehen. Verbesserungen in der Wärmetauschergestaltung, neue Materialien sowie neue Verfahren der Behältertechnik versprechen für die Zukunft deutlich höhere Leistungsdichten, sowohl massenbezogen als auch volumenbezogen. Adsorptionskältemaschine im Universitäts-Klinikum Freiburg (Quelle: Fraunhofer ISE) 9 Universitäts-Klinikum Freiburg Im Jahr 1999 wurde im Rahmen eines durch das BMWA geförderten Vorhabens eine Anlage zur solar unterstützten Klimatisierung eines Laborgebäudes am UniversitätsKlinikum Freiburg installiert, die mit einer Adsorptionskältemaschine arbeitet 14 . Die Anlage kühlt Wasser des Kältekreises von 14°C auf 10°C ab und versorgt damit die Luftkühler in zwei Lüftungsanlagen. Das Solarkollektorfeld besteht aus 170 m2 direkt durchströmten Vakuumröhrenkollektoren, die in zwei Hauptfeldern verschaltet sind. Eines der Felder (90 m2) ist mit 45° nach Süden geneigt, das andere Feld (80 m2) mit 30°. Als zweite Wärmequelle kann bei nicht ausreichender Solarwärme ein Dampfwärmetauscher zugeschaltet werden. Innerhalb des Projektes wurden fortwährend Anpassungen und Verbesserungen, sowohl in der hydrauli- Wärmeversorgung schen Verschaltung als auch in der Regelung implementiert. Die wichtigsten Modifikationen, die auch als allgemeine Planungshinweise gelten können, waren: ■ Die Integration eines seriellen Pufferspeichers in den Rücklauf der Kältemaschine ist wichtig, um einen stabilen Betrieb zu erhalten. Dies ist durch die periodische Schaltung der Adsorber und die resultierenden Temperaturschwankungen bedingt 13 . ■ Der Pufferspeicher darf nur durch überschüssige Solarwärme und nicht durch den Rücklauf der Kältemaschine bei Dampfbetrieb geladen werden. ■ Eine Last-abhängige Regelung der Antriebstemperatur, beginnend bei einem niedrigen Wert erhöht den solaren Deckungsbeitrag; bei nicht ausreichender Kälteleistung wird die Antriebstemperatur erhöht. ■ Das Teillastverhalten kann durch Betrieb mit einer variablen Periodenlänge deutlich verbessert werden. Dies ist eine Modifikation gegenüber der Regelung, wie sie vom Hersteller eingestellt ist. Im Laufe der kontinuierlichen Arbeiten an der Anlage konnte die Leistungsfähigkeit deutlich verbessert werden. Mittlerweile erreicht die Kältemaschine COP-Werte entsprechend den Herstellerangaben. Der solare Deckungsbeitrag zur Kältebereitstellung liegt im Sommer bei rund 60% 15 . Kollektortyp Vakuumröhren, direkt durchströmt Kollektorfläche 153 m2 (Absorber), 230 m2 (Brutto) Heisswasserspeicher 6 m3 parallel eingebunden, 2 m3 seriell in Heisswasserrücklauf der Kältemaschine eingebunden Backup-Wärmequelle Dampfnetz Kältebereitstellung 16 Kältemaschine Adsorptionskältemaschine NAK 20/70 der Fa. GBU (Hersteller: Nishyodo/Japan) Kälteleistung 70 kW Backup-Kälte – Schlüsseldaten der Anlage am Universitäts-Klinikum Freiburg 05.04.2004 15:28 Uhr Seite 7 Kühlwasser 27° C Kondensator Treibdampf Solarrinnenkollektor 200 °C, 13 bar ü Dampfstrahlverdichter Verdampfer 6 °C, 9 mbar 12 °C Kaltwasser 6 °C 30 °C Mischkondensator 35 °C, 55 mbar Kondensat 32 °C 17 18 Grundprinzip einer Dampfstrahlkältemaschine Parabolrinnenkollektor-Anlage auf dem Versuchsfeld des DLR in Köln Dampfstrahlkältemaschinen Temperatur [°C] BackupHeizquelle warm, feucht Befeuchter Kühllasten 70 60 50 40 30 20 kühl, trocken 10 4 Entfeuchter Wärmerückgewinnung 6 8 10 12 14 16 18 20 absolute Feuchte [g/kg] 19 Standardverfahren sorptionsgestützte Klimatisierung mit Sorptionsrotor und Zustandsverlauf im T-x-Diagramm feuchter Luft (grüner Streckenabschnitt: Zuluft; grauer Streckenabschnitt: Zustandsänderung im Gebäude; blauer Streckenabschnitt: Abluft; roter Streckenabschnitt: externe Wärmezufuhr) Kälteleistung, 32/12 Kälteleistung, 28/10 COP, 32/12 COP, 28/10 10 Kälteleistung, [kW pro 1000 m3/h] 1 9 0,9 8 0,8 7 0,7 6 0,6 5 0,5 4 0,4 3 0,3 2 0,2 1 0,1 0 0 50 55 60 65 70 75 80 85 90 Regenerationstemperatur [°C] 20 COP und Kälteleistung des Standardverfahrens entsprechend Abbildung 19 für unterschiedliche Bedingungen der Außenluft (32/12: Temperatur 32°C, absolute Feuchte 12 g/kg; 28/10: Temperatur 28°C, absolute Feuchte 10 g/kg) Fortluft Abluft aus Gebäude 100 90 Antriebswärme Temperatur [°C] Dampfstrahlkältemaschinen werden bislang vorwiegend in der Verfahrenstechnik, beispielsweise zur Produktkühlung genutzt, da hier ein gleichmäßiger, kontinuierlicher Kältebedarf ohne starke Lastschwankungen vorliegt. Erst seit Ende der 90-er Jahre wird eine Anwendung in der Klimatechnik erprobt. Der wesentliche Bestandteil der Dampfstrahlkältemaschine ist der Strahlverdichter. Bei diesem wird mit Hilfe eines Treibmediums Kältemitteldampf durch Impulsaustausch vom Verdampferdruck– auf das Kondensatordruckniveau gefördert. Aufgrund des physikalischen Prinzips gibt es im Vergleich zu den oben beschriebenen „thermischen“ Verdichtern große Unterschiede im Leistungs- und Betriebsverhalten. So zeichnet sie ein gutes dynamisches Verhalten, der Einsatz von Wasser als Kältemittel ohne Zusatzstoffe sowie ein vom Verdichtungsverhältnis abhängiger COP aus, der bei Teillastbedingungen auch sehr hohe Werte deutlich über 1 annehmen kann. Ein mögliches Verfahrensschema zeigt 17 . Dargestellt ist ein einstufiger Dampfstrahlverdichterprozess mit direkter Anbindung an das Kaltwassersystem. Für Anlagen mit Aufstellung in Bereichen ohne die Möglichkeit der Rückkühlung mit Kühlwasser kann anstelle des Oberflächenkondensators auch ein direkt gekühlter Luftkondensator eingesetzt werden. Zur Leistungsregelung werden Strahlverdichter in Stufen zu- und abgeschaltet, wobei sich zwei bis vier Leistungsstufen in der Praxis als ausreichend erwiesen haben. Das Verfahren besitzt eine schnelle Ansprechgeschwindigkeit und gute dynamische Betriebseigenschaften. Über dasselbe Konzept erfolgt eine Anpassung der Leistung, wenn das solare Strahlungsangebot für den Betrieb der Dampfstrahlkältemaschine nicht ausreicht. Die Antriebstemperaturen von typischerweise 200°C bedingen den Einsatz von hocheffizienten Solarsystemen mit optischer Konzentration und ein-achsiger Nachführung wie z.B. Parabolrinnenkollektoren. Bislang gibt es keine ausgeführte und betriebene Anlage der solaren Klimatisierung in Verbindung mit Dampfstrahlkältetechnik. Das Fraunhofer Institut UMSICHT hat gemeinsam mit dem Deutschen Zentrum für 80 COP Themeninfo neu 70 60 50 40 30 Außenluft Enthalpietauscher Wärmerückgewinnung Sorptionsrotor 80 20 10 Zuluft 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 absolute Feuchte [g/kg] 21 Schema + T-x-Diagramm des Verfahrens mit Enthalpietauscher für Außenluftbedingungen mit hoher Feuchte (grüner Streckenabschnitt: Zuluft; grauer Streckenabschnitt: Zustandsänderung im Gebäude; blauer Streckenabschnitt: Abluft; roter Streckenabschnitt: externe Wärmezufuhr) BINE themeninfo 7 15:28 Uhr Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) und GEA Jet Pumps GmbH untersucht, wie auf der Basis dieser Technik eine effiziente Kältetechnik für sonnenreiche Länder entwickelt werden kann. Das Verfahren basiert auf der Nutzung von Parabolrinnenkollektoren 18 , die bei hohen Wirkungsgraden direkt zur Dampferzeugung eingesetzt werden können. Mit einer Versuchsanlage wurde im Hinblick auf zukünftige Solarkraftwerksanwendungen bereits Dampf bei Temperaturen bis 390°C und Drücken bis 100 bar erzeugt. Ideal für die Dampfstrahlkältemaschine sind vergleichsweise moderate 5-15 bar. Auch das gute Teillastverhalten der Dampfstrahlkältemaschine kommt der solaren Kälteerzeugung entgegen. Bei niedrigen Umgebungstemperaturen kann der Dampfverbrauch gesenkt und die Sonnenenergie gespeichert oder über Dampfturbinen in Strom gewandelt werden. Zudem könnte die Endenergie Kälte auch direkt gespeichert werden. Die Lastspitzen können dann über die Speicher abgefangen werden, so dass das Kollektorfeld und der Kälteprozess kleiner ausgelegt werden können. In einer Szenariorechnung für drei Standorte werden verschiedene Verfahren technisch und wirtschaftlich bewertet. Dabei zeigt sich, dass solare Kälteerzeugung mit Dampfstrahlkältetechnik mit solar betriebenen Wasser-LiBrAbsorptionskältemaschinen in Bezug auf die Kältegestehungskosten konkurrieren kann. Sorptions-Rotoren und sonstige Feststoffverfahren Das heute am weitesten verbreitete offene Verfahren verwendet Sorptionsrotoren. Dies sind Rotoren, bei denen das Sorptionsmittel – Silikagel oder Lithiumchlorid – in eine Trägermatrix eingebracht ist und von Luft durchströmt werden kann. Ein Bereich des Sorptionsrotors durchläuft abwechselnd die Zuluftseite, auf der die angesaugte Außenluft entfeuchtet wird und die Abluftseite, auf der das angelagerte Wasser unter Zufuhr von warmer Luft wieder desorbiert wird. Die gängigste Verschaltung und der Zustandsverlauf im T-x-Diagramm feuchter Luft sind in 19 dargestellt. Der COP hängt stark von den Außenluftbedingungen ab. Typische Werte des COP und der Kälteleistung sind in 20 dargestellt. Dabei ist zu beachten, dass bei moderaten Außenluftbedingungen sehr hohe COP-Werte erreicht werden können. Dies ist darin begründet, dass im Grenzfall bei entsprechend niedrigen Werten der Temperatur und Feuchte der Außenluft der Prozess in einen rein ‚passiven’ Prozess, der ausschließlich die Verdunstungskühlung nutzt, übergeht, also keine sorptive Entfeuchtung und demzufolge keine thermische Antriebswärme benötigt wird. Neben der dargestellten Verschaltungsweise sind andere Varianten möglich. In einem neuen Gerät der Fa. Munters wird z.B. der Wärmerückgewinnungsrotor durch einen Plattenwärmetauscher mit integrierter Befeuchtungseinheit auf der Abluftseite ersetzt. Außerdem findet bei diesem Gerät 8 BINE themeninfo Seite 8 die Regeneration mit Außenluft statt, wodurch ein Kontakt zwischen Ab- und Zuluft vollständig ausgeschlossen ist; dies ist z.B. bei Anwendungen mit sehr hohen Reinheitsanforderungen der Zuluft – wie in Krankenhäusern – erforderlich. Eine Verschaltung für die Anwendung in feuchtwarmen Klimata wurde vom Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg vorgeschlagen. Dabei wird dem Standardverfahren ein Enthalpietauscher vorangeschaltet, so dass eine Vorentfeuchtung und -kühlung der Außenluft stattfindet, bevor diese in den Sorptionsrotor strömt 21 . Produktionshalle in Althengstett Eine der ersten gewerblich genutzten solar unterstützten Sorptionsklimaanlagen mit Sorptionsrotor wurde zur Klimatisierung des Neubaus einer zweigeschossigen Produktionshalle der Firma H.C. Mayer GmbH in Althengstett errichtet und 2000 in Betrieb genommen. Die Anlage ist für einen Außenluftvolumenstrom von 18.000 m3/h ausgelegt. Für die Regeneration wird ein Volumenstrom von 10.900 m3/h gefahren, der aufgrund der hohen Belastung der Hallenabluft durch die Spritzgussmaschinen ebenfalls als Außenluft angesaugt wird. Die Regenerationsluft wird zunächst mit Maschinenabwärme mit 45 kW Leistung vorgewärmt und mit einem Anteil von 6.000 m3/h durch ein 100 m 2 großes Luftkollektorfeld 22 nacherhitzt. Der Gesamtvolumenstrom kann bei Bedarf durch einen Ölkessel nachgeheizt werden. In der Sommerperiode 2002 wurden insgesamt 34.710 kWh Kälte erzeugt bei 36.460 kWh bereitgestellter Heizenergie, so dass sich eine mittlere Leistungszahl von 0,95 ergibt. Der Deckungsgrad durch die Prozessabwärme und das Luftkollektorfeld liegt bei knapp je 50%. Es ist bemerkenswert, dass fast 60% der Hilfsenergie bei recht niedrigen Außentemperaturen unter 25°C benötigt wird. Hier sollte bei zukünftigen Projekten eine intelligente Regelungsstrategie implementiert werden, die dafür sorgt, dass die Regenerationstemperatur so gering wie möglich gehalten wird und nicht auf einen festen Wert gesetzt bleibt. COP-Werte sind in 23 dargestellt. Von der gesamten elektrischen Anschlussleis- Wärmeversorgung 22 Solarluftkollektor der Anlage in Althengstett (Quelle: FH Stuttgart) 7,0 7000 6,0 4,8 5000 3000 5,0 4,0 3,1 3,0 2,5 2,0 1000 COP 05.04.2004 Kühlenergie [kWh] Themeninfo neu 2,0 0,5 1,0 1,0 0,4 0 0,0 Monat 03 04 Nur Befeuchtung 05 06 07 Regenerationsbetrieb 08 09 Gesamt-COP 23 Energiebilanz und COP-Werte der Anlage in Althengstett tung von 17 kW für Ventilatoren und Antriebe werden etwa 4 kW für die Zusatzkomponenten der Sorptionstechnik benötigt. Der zusätzliche elektrische Energiebedarf für die Sorptionstechnik während knapp 1200 h aktiver Kühlung liegt bei 4670 kWh. Verfahren mit flüssigen Sorptionsmitteln Offene sorptionsgestützte Klimatisierungssysteme mit flüssigen Sorptionsmitteln arbeiten nach dem gleichen Prinzip wie alle offenen Verfahren: Außenluft wird sorptiv entfeuchtet und durch Verdunsten von Wasser gekühlt. 27 zeigt ein für den solaren Betrieb optimiertes System. Im Absorber wird Außenluft mit einem konzentrierten flüssigen Sorbens entfeuchtet, das auf gekühlten Kontaktflächen verrieselt wird. Die Sorptionswärme wird über ein Kreislaufverbundsys- Kollektortyp Solarluftkollektor, unterströmter Absorber Kollektorfläche 100 m2, 35° geneigt (Süd-West) Heisswasserspeicher – sonstige Wärmequelle Abwärme Kompressionskältemaschine (ca. 45 kW), Anschluss an ölbefeuerten Kessel Klimatechnik 24 Klimatisierungtechnik Sorptionsgestützte Klimatisierungsanlagen mit Sorptionsrotor (LiCl) Leistung Zu- und Abluft je 18.000 m3/h, entsprechend 110 kW Kälteleistung sonstige Kältequelle Kompressionskältemaschine Schlüsseldaten der Anlage in Althengstett 27 Themeninfo neu 05.04.2004 15:28 Uhr Seite 9 25 Bürogebäude „email-fabrik“ in Amberg (Quelle: ZAE Bayern) tem und einen indirekten Verdunstungskühler an die Abluft abgeführt, so dass die Außenluft gleichzeitig entfeuchtet und gekühlt wird. In einem nachfolgenden Kühler wird die trockene Luft unter die Raumtemperatur gekühlt. Das Sorbens wird bei der Luftentfeuchtung verdünnt. In einem luftdurchströmten Regenerator wird es auf 60 bis 80°C erwärmt und wieder aufkonzentriert. Wärmerückgewinnung aus der Luft und dem Sorbens erhöht dabei den Wirkungsgrad und spart Kollektorfläche. Durch getrennte Lagerung von verdünntem Regenerator Kollektorfeld Luft verd. konz. SorbensSpeicher Absorber Kühler Luft indirekte Verdunstungskühler 27 Prinzip einer Anlage mit Flüssigsorption und solarer Regenerierung und konzentriertem Sorbens kann Energie gespeichert werden. Bei Verwendung der üblichen wässrigen Lithiumchloridlösung als Sorbens kann durch einen speziellen intern gekühlten Absorber eine Energiespeicherdichte von bis zu 280 kWh/m3 erreicht werden, ohne das Entfeuchtungspotenzial der konzentrierten Lösung zu reduzieren. Ein System wie in 27 dargestellt wird am ZAE Bayern entwickelt. Es ist vergleichsweise aufwändig, um solare Systeme optimal zu unterstützen und ist kommerziell noch nicht verfügbar. Einfachere Ansätze können evtl. schneller zum Ziel führen, z.B. indem der indirekte Verdunstungskühler zur Luftkühlung durch einen Sprüh- oder Kontaktbefeuchter im Zuluftkanal ersetzt wird, indem der Absorber mit einem Kühlturm rückgekühlt wird, oder indem das Kreislaufverbundsystem durch Luft-Luft-Wärmetau- 26 Montage des Sorptionsentfeuchters im Außenluftgehäuse (Quelle: ZAE Bayern) scher, die einseitig mit Wasser besprüht werden, ersetzt wird. Außerdem ergeben sich erhebliche Vereinfachungen, wenn auf eine hohe Konzentrationsdifferenz zwischen konzentrierter und verdünnter Lösung verzichtet wird; allerdings wird dabei die Energiespeicherfähigkeit erheblich reduziert. Die Menerga Apparatebau, Mülheim, kombiniert ein ähnliches System mit ihrem bewährten indirekten Verdunstungskühler auf der Basis eines Luft-Luft-Wärmeübertragers. Auch dieses System befindet sich noch in der Entwicklung und wird demnächst im Rahmen eines Pilotprojektes unter realen Bedingungen in Freiburg getestet. Die SGK-Systeme mit flüssigen Sorptionsmitteln sind aufwändiger als Systeme mit Rotoren und noch nicht auf dem Markt verfügbar. Einige prinzipielle Vorteile, könnten ihnen jedoch beim Einsatz in solaren Systemen zum Durchbruch verhelfen: Diese sind der potenziell höhere Gesamtwirkungsgrad, das bessere Wärme- und Kälte-Rückgewinnungspotenzial, die mögliche niedrigere Regenerationstemperatur bei gleichem Entfeuchtungspotenzial, die Möglichkeit der effizienten Energiespeicherung und nicht zuletzt die räumliche Entkopplung von Zuund Abluftströmen. Bürogebäude in Amberg Die Firma Prochek Immobilien hat in Amberg mit dem Architekturbüro Harth & Wärmeversorgung Flierl ein klimatisiertes Bürogebäude mit einer Brutto-Geschoßfläche von 5700 m2, die „email-fabrik“, errichtet 25 . Zum Heizen und Kühlen wurden vom Ingenieurbüro M. Gammel in Abensberg thermisch aktivierte Decken vorgesehen. Die Kühlung der Decken erfolgt mit Brunnenwasser von 12 14 °C. Die Zuluftentfeuchtung wird im Rahmen eines Demonstrationsvorhabens, das vom Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft, Verkehr und Technologie gefördert wird, mit einem solarthermischen Sorptionssystem realisiert, das am ZAE Bayern entwickelt wurde. Ein Prototyp-Entfeuchter entfeuchtet und kühlt im Sommer Außenluft (15.000 m3/h) mit einer konzentrierten Salzlösung (LiCl-H2O), bevor sie in das Atrium eingeblasen und mit Brunnenwasser gekühlt auf die Büros verteilt wird. Die Salzlösung, 6 m3 konzentriert, 8,5 m3 verdünnt, wird in separaten Tanks gelagert und als Energiespeicher eingesetzt. Ein 70 m3 Flachkollektorfeld heizt einen Prototyp-Regenerator, in dem die Lösung wieder konzentriert wird. Das Gebäude wurde im Juni 2000 bezogen, die solare Sorptionstechnik wurde 2001 installiert 26 . Während der Inbetriebnahme und im Testbetrieb wurden konstruktive und fertigungstechnische Mängel aufgedeckt und soweit möglich abgestellt. Leistungstests im Sommer 2003 zeigen, das ca. 66% der projektierten Leistung erreicht werden können. Kollektortyp Flachkollektor, flüssig gekühlt Kollektorfläche 75,7 m2 (Brutto), 69,3 m2 (Apertur) Heisswasserspeicher – sonstige Wärmequelle – Klimatechnik Klimatisierungtechnik Sorptionsgestützte Klimatisierungsanlagen mit flüssigem Sorptionsmittel (LiCl) Leistung Zuluft 30.000 m3/h, entsprechend 70 kW Entfeuchtungsleistung Speicher konzentrierte Salzlösung (6 m3) entsprechend ca. 2.000 kWh sonstige Kältequelle Brunnenwasser 28 Schlüsseldaten der Anlage in Amberg BINE themeninfo 9 Themeninfo neu 05.04.2004 15:28 Uhr Seite 10 Planung, Kosten, Integration Die sorgfältige Planung und Auslegung von Anlagen zur solar unterstützten Klimatisierung entscheidet über Effizienz und Energieeinsparung. Computergestützte Werkzeuge zur Systemauslegung sind dabei ein wichtiges Hilfsmittel. Bisher liegen jedoch nur wenige Erfahrungen aus der Planungspraxis vor. Eine eingehende Analyse der Energiebilanz einer geplanten Anlage unter Einbeziehung aller Energieverbräuche – beispielsweise mittels geeigneter Computerprogramme – hilft, eine geeignete Konfiguration mit erwünschter Energieeinsparung auszuwählen. In der Regel sind Anlagen der solaren Klimatisierung aus rein wirtschaftlichen Gründen heute noch nicht konkurrenzfähig. Deshalb gilt es, geeignete Bewertungsgrößen zu definieren, die ein Optimum aus Mehrkosten und Energieeinsparung darstellen. Energiebilanz, Primärenergieeinsparung Hauptziel der Nutzung von Solarenergie ist die Einsparung von Primärenergie. Die Energiebilanz für Anlagen der solar unterstützten Klimatisierung muss alle Energieflüsse berücksichtigen. Hierzu gehört die Energie für alle Pumpen, z.B. im Solarkreis und im Rückkühlkreis und die elektrische Energie zum Antrieb des Ventilators im Kühlturm. Auch die Energie, die zur Kältebereitstellung verwendet wird, wenn nicht ausreichend Solarwärme zur Verfügung steht muss bilanziert werden. Hier sind zwei Möglichkeiten gegeben: es kann eine Wärmequelle, z.B. ein Gaskessel, verwendet werden, der das thermisch angetriebene Kälteverfahren versorgt, oder es kann eine elektrisch betriebene Kompressionskältemaschine installiert werden. Den Primärenergieverbrauch für ein Verfahren, bei dem eine mit fossilen Brennstoffen betriebene Wärmequelle als Backup für die Solarwärme dient, zeigt 29 . In die Betrachtung gehen lediglich die Arbeitszahlen bzw. Wärmeverhältnisse der verglichenen Kälteerzeugungsverfahren sowie der Umwandlungsfaktor von Primärenergie in elektrische Energie ein. Die Darstellung zeigt die pro kWh Kälte benötigte Primärenergie als Funktion des solaren Deckungsbeitrages für unterschiedliche Werte des COP des thermisch angetriebenen Kälteverfahrens. Als primärenergetischer Gesamtwirkungsgrad für die Stromerzeugung wurde 0,36 kWh Strom pro kWh Primärenergie angesetzt und für den fossilen Energieträger 0,9 kWh Primärenergie pro kWh Nutzwärme. Daneben zeigt das Diagramm im markierten Bereich den typischen Primärenergieverbrauch von konventionellen Systemen, die ausschließlich elektrisch angetrieben werden, wobei die untere Kurve für moderne, effiziente Anlagen mit einer Arbeitszahl von 4,5 gilt und die obere für z.B. Altanlagen mit einer Arbeitszahl von 2,5. 10 BINE themeninfo 29 ist zu entnehmen, dass alle dargestellten Verfahren bei ausschließlichem Betrieb mit Primärenergie (z.B. Ergas) schlechter abschneiden als konventionelle Kälteerzeugung mit modernen Kompressionskältemaschinen (Arbeitszahl 4,5). Je nach Vergleichssystem und eingesetzter thermischer Kältetechnik müssen bei den thermisch angetriebenen Verfahren zwischen 10 % und 55 % der Antriebswärme von der Solaranlage geliefert werden, um primärenergetisch gleich zu ziehen. Nur bei solaren Deckungsanteilen darüber ist eine Primärenergieersparnis erzielbar. Die Darstellung liefert nur einen Anhaltspunkt, denn weder ist das Teillastverhalten berücksichtigt, noch wird die Deckung weiterer Wärmeverbraucher durch die Solaranlage berücksichtigt. Sie macht aber deutlich, dass im Vorfeld einer Anlagenprojektierung eine eingehende Energiebilanzierung bedeutsam ist. 30 Planungshilfen: Task25-Design-Tool, SACE-Tool kWh Primärenergie pro kWh Kälte 2,5 COP COP COP COP 2,0 = = = = 0,6 0,8 1,0 1,2 1,5 COPkonv = 2,5 1,0 misch autonomen Systemen; dann ist allerdings keine Garantie für die Einhaltung vorgegebener Raumluftzustände möglich. ■ Auf alle Fälle sollte die Ausnutzung der Solaranlage durch die Einbeziehung anderer thermischer Verbraucher (Heizung, Trinkwarmwasser) maximiert werden. Daneben hat sich in der Praxis gezeigt, dass viele Anlagen unterhalb der möglichen Energieersparnis bleiben. Grund hierfür sind einerseits zu komplexe hydraulische Schemata und andererseits die oft nur unzureichend arbeitende Regelung. Daraus folgt für die Auslegung und den Betrieb: ■ Das hydraulische Schema sollte so einfach wie möglich und so komplex wie nötig sein. ■ Sowohl bei der Solaranlage als auch beim thermischen Kälte- oder Klimatisierungsverfahren besteht eine Abhängigkeit der Effizienz und der Leistung von den anliegenden Betriebstemperaturen. Durch eine bedarfsabhängige Regelung sowohl der Antriebstemperatur, der Temperatur des Kältemediums als auch der Rückkühltemperatur kann die Gesamteffizienz deutlich erhöht werden. Dies bedarf allerdings einer komplexen Regelung, die nur nach intensivem Test implementiert werden sollte. ■ Eine ausführliche Inbetriebnahmephase mit anschließender Aufzeichnung und Analyse von Betriebsdaten ist unabdingbar, wenn die angestrebten Energieeinsparungen erreicht werden sollen. 0,5 COPkonv = 4,5 0,0 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 solarer Deckungsbeitrag zur Kühlung 29 Primärenergiebilanz von solar unterstützter Klimatisierung mit fossiler Wärmequelle als Backup Wichtigste Planungsrichtlinien, Integration in TGA Aus der oben dargestellten Energiebilanz lassen sich einige grundlegende Richtlinien für die Anlagenauslegung ableiten: ■ Bei solarthermisch betriebenen Kühlverfahren mit niedrigem COP und fossilen Brennstoffen als Backup ist ein hoher solarer Deckungsbeitrag erforderlich. ■ Ein niedrigerer solarer Deckungsbeitrag ist ausreichend bei thermisch angetriebenen Kühlverfahren mit hohem COP. ■ Eine Alternative ist die Verwendung einer konventionellen Kältetechnik (Kompressionskältemaschine) als Backup; dies ist aus Kostengründen in der Regel bei Anlagen mit hoher installierter Gesamt-Kälteleistung akzeptabel. ■ Eine Primärenergieersparnis ist grundsätzlich möglich bei Verwendung von solarther- Das Fehlen von geeigneten Planungshilfsmitteln hat sich als eine wesentliche Hürde für die Installation von Anlagen der solar unterstützten Klimatisierung erwiesen. Deshalb wurden in verschiedenen, öffentlich geförderten Projekten entsprechende Werkzeuge entwickelt. Im Rahmen eines von der EU geförderten Projektes ‚Solar Air Conditioning in Europe (SACE)’ wurde am Fraunhofer ISE ein einfaches Computerprogramm entwickelt, mit dem eine erste Dimensionierung bzw. Auswahl der Schlüsselkomponenten des Solarsystems – Solarkollektor und Speicher – erfolgen kann (siehe /Henning 2003a/). Hierfür ist eine Lastzeitreihe mit stündlichen Werten der benötigten Heiz- bzw. Kühlenergien erforderlich; diese kann mit jedem üblichen Gebäudesimulationsverfahren (z.B. TRNSYS, ESP, Energy-10, Rechenverfahren der VDI 2067, Blatt 10 und 11 – Energiebedarf von Gebäuden) erzeugt werden. Das Programm ist frei verfügbar und kann im Internet bezogen werden (siehe /SACE 2003/). In Task 25 ‚Solar Assisted Air Conditioning of Buildings’, einem internationalen Projekt, das im Rahmen des Solar Heating & Cooling Programme der Internationalen Energie-Agentur (IEA) mit Förderung durch das BMWA durchgeführt wird, wurde unter Federführung des ILK Dresden ein Simulationsprogramm entwickelt, das den vollständigen Entwurfsund Entscheidungsprozess der solaren Klimatisierung umfasst. Eine Prämisse der Pro- 32 05.04.2004 15:28 Uhr Seite 11 30 Simulationsumfang des Task25-Design-Tools: Solaranlage, Kältemaschine, Lüftungsanlage, Raumanlagen grammentwicklung lag vor allem auf der detaillierten Berechnung der Leistungsfähigkeit der solaren Energieversorgung. Bei der Simulation des gesamten Anlagensystems im Stundenschritt wird jeweils eine Berechnung zur Ermittlung des Bedarfes der Kälteund Klimaanlagen (Vorwärtsrechnung) und danach eine Rechnung basierend auf den Erträgen der solaren Energieversorgung und den Kenndaten gewählter Anlagenkomponenten (Rückwärtsrechnung) zur Bestimmung der realen Leistungen und Austrittszustände der Komponenten durchgeführt. Dadurch werden Fehldimensionierungen der Komponenten sichtbar, bzw. es kann dadurch die Wirkung einer bewussten Unterdimensionierung bei gleichzeitiger Akzeptanz einer gewissen, zeitlich begrenzten Nichteinhaltung des Zuluftzustandes abgeschätzt werden. Da in der frühen Phase der Entscheidungsfindung zum Anlagensystem ohnehin kaum belastbare Aussagen über die zum Einsatz kommenden Komponenten getroffen werden können, wurden die Eingaben auf das notwendige Minimum und auf das in dieser Phase Verfügbare reduziert. Während im Bereich der Kälteerzeugung eine direkte Auswahl der Maschine möglich ist, wurde für die anderen Bereiche auf eine erzeugnisunabhängige Beschreibung mittels Übertragungscharakteristik zurückgegriffen. 30 zeigt das Gesamtsystem, bestehend aus Solaranlage mit Kollektor, Speicher und Backup-System, Kälteversorgung, RLT-Anlage und Raumkomponenten. Eingangsgrößen der Simulation sind die stündlichen Klimadaten sowie der stündliche Energiebedarf des Gebäudes. Der Zweck des Simulationsprogramms besteht vor allem in der schnellen Berechnung sinnvoller Schaltungsvarianten, um für die konkrete Anwendung die optimale Wirtschaftlichkeit Der technische Aufwand für Anlagen der solar unterstützten Klimatisierung ist höher als bei konventionellen Anlagen. Zum einen ist im Vergleich zu einer konventionellen Anlage der gesamte Teil der thermischen Solartechnik zusätzlich erforderlich. Zum anderen ist bei thermisch angetriebenen Kältemaschinen das Rückkühlwerk größer, da der COP thermischer Verfahren niedriger ist als die Arbeitszahl elektrisch angetriebener Kompressionsanlagen, woraus folgt, dass die abzuführende Wärmemenge größer ist. Nicht zuletzt sind die spezifischen, auf die Kälteleistung bezogenen, Kosten thermisch angetriebener Kältemaschinen höher als diejenigen konventioneller Anlagen. All dies bedingt höhere Investitionskosten für die solarthermische Kühlung. Auf der anderen Seite sind durch die eingesparte Energie die Betriebskosten niedriger. Besonders macht sich dies bemerkbar, wenn der maximale Strombezug eines Gebäudes bei Verwendung konventioneller klimatechnischer Anlagen durch die Kälte-/Klimatechnik bedingt ist. Dann kann die Verwendung thermisch angetriebener Verfahren – je nach gültigem Leistungspreis – zu deutlichen Reduktionen in den Betriebskosten führen. Obwohl eine genaue Aussage über die Wirtschaftlichkeit einer solarthermischen Klimatisierung immer vom konkreten Einzelfall abhängt, ist heute in aller Regel mit höheren Jahreskosten, also den Gesamtkosten einschließlich der Kapitalkosten, Betriebskosten, Wartungskosten usw., für solarthermische Verfahren im Vergleich zu konventioneller Technik zu rechnen. Beispielhaft ist die Situation für ein Hotel in Madrid/Spanien in 32 dargestellt; dabei wurden unterschiedliche Systemvarianten, VRK FK VRK 18 16 A=100 A=140 A=180 A=220 A=260 A=300 14 12 10 8 Minimum 6 4 0,03 0,06 0,09 0,12 0,15 0,18 Speichervolumen [m3/m2] 31 Kosten der eingesparten Primärenergie als Funktion der Kollektor- und Speichergröße für das Hotel in Spanien – spez. Kollektorfläche m /kW – 9,2 5,7 5,6 3,4 9,2 5,7 4,5 2,8 Kältemaschine – Kompr. Ads. Ads. Ads. Ads. Abs. Abs. Abs. Abs. Backup-System – – therm. therm. Kompr. Kompr. therm. therm. Kompr. Kompr. jährliche Gesamtkosten bezogen auf Referenzsystem % 100 178 194 158 170 168 183 137 147 Kosten der eingesparten Primärenergie €-cent/kWh – 12,4 13,5 10,3 12,2 12,2 12,6 8,1 9,8 2 FK d.h. unterschiedliche Kollektortypen, Kältetechniken und Varianten des BackupSystems untersucht. Es zeigt sich, dass beim Hotel in Spanien unter heutigen Marktbedingungen im günstigsten Fall mit knapp 37 % höheren Jahreskosten zu rechnen ist als bei konventioneller Technik; die Anfangsinvestition liegt für diesen Fall rund 2 1/2 mal höher als diejenige des konventionellen Vergleichssystems. Um einen break-even in den Jahreskosten zu erreichen, wären Reduktionen in den Investitionskosten für die Solarvariante auf etwa 60 % des heutigen Wertes notwendig. Weitere Details können der Studie entnommen werden /SACE 2003/. Um in einem konkreten Projekt unter gegebenen Randbedingungen eine Solaranlage für eine solarthermische Klimatisierung sinnvolle dimensionieren zu können, wurde in Task 25 Solar Assisted Air Conditioning of Buildings (siehe /Henning 2003b/) eine Größe definiert, mit die kombinierte energetischökonomische Performance einer Anlage bewertet werden kann: Die Kosten der eingesparten Primärenergie CPrimärenergie sind definiert als das Verhältnis der Jahresmehrkosten der Solarvariante zum PrimärenergieMehrverbrauch der Vergleichsvariante. Für das Beispiel des Hotels in Spanien ist in 31 diese Größe als Funktion der Kollektorfläche und des Speichervolumens dargestellt. Es zeigt sich ein deutliches Minimum bei einer Anlagenauslegung von 140 m2 Kollektorfläche und einem Volumen des Heißwasserspeichers von 90 l pro m2 Kollektorfläche; bei dieser Auslegung werden 36 % Primärenergie im Vergleich zur Vergleichsvariante eingespart. Kollektortyp 32 Referenz Lösung finden zu können. Im Ergebnis der Berechnungen entstehen Aussagen über folgende energetische Größen: ■ Elektroenergiebedarf für Ventilatoren und Kompressoren ■ Energiebedarf des Backup-Systems ■ Wasserverbrauch des Kühlturms ■ Wasserverbrauch bei Brunnenwassernutzung ■ Wasserverbrauch der Befeuchter Das Programm wird über das ILK Dresden vertrieben. Nach intensiver Erprobung innerhalb des Task 25 wird es ab etwa Mitte 2004 für interessierte Nutzer verfügbar sein. CPrimärenergie [€-Cent/kWh] Themeninfo neu FK VRK FK VRK Wirtschaftlicher Vergleich unterschiedlicher Solarvarianten im Vergleich zu einem konventionellen Vergleichssystem; es wurde jeweils diejenige Systemkonfiguration (Kollektorgröße, Speichergröße) ausgewählt, die zu einem Minimum der Kosten an eingesparter Primärenergie führt BINE themeninfo 11 Themeninfo neu 05.04.2004 15:29 Uhr Seite 12 Fazit und Perspektiven Wärmequellen für die Gebäudeklimatisierung ermöglichen – allerdings nur für Zentralanlagen, wie sie üblicherweise im Nichtwohnungsbau zum Einsatz kommen. Dennoch steckt die Technik E noch in den Kinderschuhen. s sind bislang nur relativ wenige Anlagen der solar unterstützten Klimatisierung realisiert worden. Die Erfahrungen zeigen dabei, dass insbesondere noch Entwicklungsbedarf hinsichtlich der hydraulischen Verschaltung wie auch der Regelungstechnik bestehen. Es gibt keine standardisierten und ausentwickelten Anlagenkonzepte, und weitere Projekte mit eingehender Begleitung sind erforderlich, um zu zuverlässigen, robusten und dennoch energie-optimierten Verschaltungen der Komponenten und einer entsprechenden Regelungstechnik zu gelangen. Insofern liegt ein Schwerpunkt der zukünftigen Entwicklung auf der Systemtechnik. Aber auch im Bereich der Komponentenentwicklung sind noch erhebliche Innovationen für die Zukunft zu erwarten. So werden in den nächsten Jahren kleine thermisch angetriebene Kältemaschinen – sowohl auf der Basis der Absorptions- als auch der Adsorptionstechnik – mit Leistungen unterhalb 20 kW auf den Markt kommen, mit denen ganz neue Anwendungsbereiche erschlossen werden können. Für Anlagen im größeren Leistungsbereich können hocheffiziente Kältemaschinen wie z.B. 2-stufige Absorptionsanlagen oder Dampfstrahlkältemaschinen in Kombination mit hocheffizienten Kollektoren – Vakuum-RöhrenKollektoren oder einachsig nachgeführten Parabolrinnenanlagen – eine interessante Option darstellen. Bei den offenen Sorptionsverfahren wird insbesondere die Entwicklung von gekühlten Sorptionsprozessen zu relevanten Verbesserungen in der Effizienz führen. All die genannten Entwicklungen – im Bereich der Systemtechnik wie auch der Komponenten – werden in Verbindung mit zuverlässigen, einfach handhabbaren Planungswerkzeugen, wie sie in Kürze zur Verfügung stehen werden, zu einer deutlichen Verbreitung der Anwendung der solarthermischen Klimatisierung führen. Literatur /Albers 2003/ Albers, J.: Solar gestützte Sorptionskältesysteme bei den umzugsbedingten Bundesbaumaßnahmen. In: KI Luft- und Kältetechnik. (2003), H. 8, S. 339-343 und H. 9, S. 394-399 /Albers 2001/ Albers, J.; Wolkenhauer, H.: Systemlösungen und Regelkonzepte von solarunterstützten Klimatisierungssystemen. Teil 1 - Kaltwassersysteme. In: HLH Heizung Lüftung/Klima Haustechnik. Jg. 52 (2001), H. 12, S. 41-49 /Henning 2003a/ Henning, H.-M. (Hrsg.): Solar Assisted Air Conditioning in Buildings. A Handbook for Planners. Berlin : Springer, Dez. 2003. XIV, 150 S., ISBN 3-211-00647-8, 42,80 Euro /Henning 2003b/ Henning, H.-M.: Auslegung von solaren Klimatisierungssystemen. In: Dreizehntes Symposium Thermische Solarenergie. Bad Staffelstein, 14.-16. Mai 2003. Tagungsband. Hrsg.: Ostbayerisches Technologie-Transfer-Institut e.V. (OTTI), Regensburg; 2003. S. 253-258 /Hindenburg 2002/ Hindenburg, C.; Henning, H.-M.: Systemlösungen und Regelungskonzepte von Solarunterstützten Klimatisierungssystemen. Teil 2 - Sorptionsgestützte Klimatisierung. In: HLH Heizung Lüftung/Klima Haustechnik. Jg. 53 (2002), H. 6, S. 83-90 /Kessling 1998/ Kessling, W.; Lävemann, E.; Kapfhammer, C.; Energy Storage for Desiccant Cooling Systems, Component Development. In: Solar Energy. Jg. 64 (1998), H. 4-6 /SACE 2003/ SACE - Solar Assisted Air Conditioning in Europe. web page: Internet: http://www.ocp.tudelft.nl/ev/res/sace.htm /Storkenmaier 2003/ Storkenmaier, F.; Harm, M.; Schweigler, C. u.a.: Small-capacity water/LiBr absorption chiller for solar cooling and waste-heat driven cooling. In: Proceedings of 21th International congress of refigeration, IIR/IIF. Washington, 17.-22. Aug. 2003 2003. Paper ICR0641 12 BINE themeninfo Projektträger Jülich (PTJ) des BMWA Forschungszentrum Jülich GmbH Jürgen Gehrmann 52425 Jülich Projektadressen Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme Dr. Hans-Martin Henning Heidenhofstraße 2 79110 Freiburg Förderkennzeichen 0327253A, 0327277A, 0329796A Impressum ISSN 1610 - 8302 Herausgeber Fachinformationszentrum Karlsruhe, Gesellschaft für wissenschaftlich-technische Information mbH, 76344 Eggenstein-Leopoldshafen Nachdruck Nachdruck des Textes nur zulässig mit vollständiger Quellenangabe und gegen Zusendung eines Belegexemplares. Nachdruck der Abbildungen nur mit Zustimmung des jeweils Berechtigten. Autor Dr. Hans-Martin Henning Gedruckt auf 100% Recyclingpapier ohne optische Aufheller der thermischen Solarenergie und anderer Niedertemperatur- Förderung Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit (BMWA) 11019 Berlin Redaktion Dr. Franz Meyer Kontakt Fragen zu diesem Themeninfo? 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