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Abb. 34: Niedertemperatur-Latentwärmespeicher des Projekts "SolCool".
© ZAE Bayern

Abb. 29: Screenshot PCMexpress unter www.valentin.de
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Aus der Praxis

Neuartiges Rückkühlkonzept mit PCM

In herkömmlichen Systemen zum solaren Heizen und Kühlen mit Absorptionskälteanlagen wird die Abwärme über einen Nasskühlturm abgegeben, was einen erheblichen Wasserverbrauch und hohen Wartungsaufwand zur Folge hat. Deshalb wird mit dem Forschungsprojekt "Solares Heizen und Kühlen mit kompakter Absorptionskälteanlage und Latentwärmespeicher" (SolCool) ein gänzlich neuer Ansatz verfolgt: An Stelle des Nasskühlturms wird ein patentiertes Rückkühlkonzept mit trockenem Luftkühler und innovativem Latentwärmespeicher erprobt. Der Latentwärmespeicher mit einer Phasenwechsel-Temperatur von 29 °C speichert tagsüber einen Teil der Abwärme, die dann nachts abgegeben wird. Zudem steht dieser Speicher mit hoher Kapazität für die Kurzzeitpufferung des solaren Ertragswährend der Heizperiode zur Verfügung. Der Versuchsbetrieb am ZAE Bayern hat gezeigt, dass durch den Einsatz eines Latentwärmespeichers die Rückkühlung der Absorptionskälteanlage im Kühlbetrieb auch bei hohen Außentemperaturen auf dem geforderten Temperaturniveau von 32 °C gehalten werden kann. Die erhöhte Leistungsaufnahme durch das nächtliche Entladen des Speichers ist hierbei klein. Sie wird durch die Verlagerung des Spitzenlaststrombedarfs für die Rückkühlung in die Schwachlastzeiten mehr als ausgeglichen.

Im Heizbetrieb steigt die solare Deckungsrate durch den Einsatz des Speichers stark an. Zum einen kann überschüssige Wärme tagsüber für die Nacht gepuffert werden, zum anderen sinken die Verluste des Kollektors während des Ladevorgangs. Maßgeblich hierfür ist die latente Wärmespeicherung bei konstant niedriger Temperatur. Ein „Hochlaufen“ der Kollektortemperatur und damit verbundene Wirkungsgradeinbußen – wie bei üblichen sensiblen Warmwasserspeichern – können dadurch vermieden werden. Innerhalb der zwei Betriebsjahre hat der Speicher etwa 300 Heiz- und Kühlzyklen ohne Störung durchlaufen. Er führt innerhalb des Systems zu einer wesentlichen Verbesserung der Systemeffizienz, speziell im Heizbetrieb – was durch seine niedrige Speichertemperatur erreicht wird. Die Anlage wird jetzt hinsichtlich der Regelungsstrategie und Minimierung des Hilfsenergiebedarfs optimiert. Für das Gesamtsystem wird eine elektrische Leistungsziffer – das Verhältnis von mittlerem Stromverbrauch zu erzeugter Nutzkälte – während des Kühlbetriebes von über 10 und in der Heizperiode um 8 angestrebt.

Simulationssoftware

Im Rahmen des Forschungsverbundprojekts "PCMAktiv" wurde die Simulationssoftware PCMexpress entwickelt und veröffentlicht. Die Software ermöglicht eine erste einfache und schnelle Abschätzung von Komfortgewinnen
durch den Einsatz eines PCM-Baustoffs. Sie erarbeitet Empfehlungen darüber, welche PCM wie sinnvoll eingesetzt werden können und trifft erste Aussagen
zur Wirtschaftlichkeit. Die Simulationssoftware enthält eine umfassende Baustoff-, Konstruktions- und Wetterdatenbank, die beliebig erweiterbar ist. PCMexpress ist kostenfrei über die Homepage der Valentin Energiesoftware GmbH zu beziehen. Sie ersetzt allerdings nicht einen Nachweis nach EnEV.

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