Regenerative Gebäudekühlung
Demonstrationsanlage im Experimentiergebäude des ZAE Bayern in Würzburg
Das Experimentiergebäude des ZAE Bayern in Würzburg enthält einen Kühlwasserkreislauf zur Kühlung von Apparaturen und Laborräumen mittels Kühldecken.
Bis zum Jahr 2000 erfolgte die Kälteerzeugung konventionell mit einer Kompressionskältemaschine mit entsprechend hohem Primärenergieverbrauch. In dem von der DBU gefördertem Projekt “Kühlkreislauf mit passiver Kälteerzeugung durch Strahlungskühlung” (Laufzeit:1999/09 – 2002/12) wurde dann ab dem Jahr 2000 das Konzept der regenerativen (passiven) Kälteerzeugung durch Strahlungskühlung getestet:
Prinzip der regenerativen (passiven) Kühlanlage
Regenwasser wird auf dem Gebäudedach gesammelt und in eine Zisterne eingeleitet. Die im Gebäudekühlkreislauf aufgenommene Wärme wird über einen Wärmeübertrager (Wärmetauscher) in die Zisterne gespeichert. Zur Rückkühlung wird das Regenwasser während der Nacht auf das Dach des Gebäudes gepumpt und dort nach flächiger Verteilung beim Ablaufen durch Wärmeabgabe über Strahlungsaustausch mit der Atmosphäre, Konvektion und (teilweiser) Verdunstung idealerweise knapp unter Taupunkttemperatur abgekühlt. Über die Regenrinne wird das abgekühlte Wasser über einen Filter wieder der Zisterne zugeführt, so dass es erneut zur Kühlung des Gebäudes zur Verfügung steht.
Die Anlage ist hydraulisch ein offenes System: das Zisternenwasser läuft offen über das Dach und kühlt sich dabei durch Strahlung, Konvektion und Verdunstung ab. Im ebenfalls von der DBU geförderten Nachfolgeprojekt Unverglaste Metalldach-Kollektoren im geschlossenen Kühlkreislauf zur passiven Kühlung durch Konvektion und Strahlung (Laufzeit: 2005/04 – 2006/12) wurden geschlossene Systeme getestet, bei denen keine Verdunstung und damit kein Wasserverlust auftritt.
Die Rückkühlung auf dem Dach erfolgt passiv (regenerativ), d.h. ohne Fremdenergie. Es ist lediglich die mechanische Leistung zum Umpumpen des Wassers erforderlich. Mit effektiven Pumpen und sinnvoller Anlagensteuerung lassen sich hohe Leistungs- und Arbeitszahlen erzielen.
Seit 2004 wird auch ein Teil des Regenwassers aus der Zisterne für WC-Spülung verwendet.
Projekte
Laufzeit: Apr. 2005 – Dez. 2006
Förderung: Deutsche Bundesstiftung Umwelt und Rheinzink GmbH & Co KG
Kenn-Nr.: AZ 22224
Kühlkreislauf mit passiver Kälteerzeugung durch Strahlungskühlung
Laufzeit: Sept. 1999 – Dez. 2002
Förderung: Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU)
Kenn-Nr.: AZ 14890
Auszeichnungen
Das Projekt “Entwicklung von energieeffizienter regenerativer Kühltechnik” wurde am 24.07.2006 mit dem E.ON Umweltpreis 2006 ausgezeichnet (einer von zwei Hauptpreisen, die mit jeweils 50.000 EUR dotiert waren).
Kooperationen
Am Wettbewerb Solar Decathlon Europe 2010 (18.bis 27. Juni 2010) in Madrid nahmen 17 Teams aus Hochschulen der ganzen Welt teil. Das ZAE Bayern stand als wissenschaftlicher Partner zum Thema “Passive Nachtkühlung” folgenden Teams bei den Vorbereitungen auf den Wettbewerb zur Seite:
- Team IKAROS Bavaria der Hochschule Rosenheim,
- Team Living Equia, eine Kooperation von Studenten der Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin, der Beuth Hochschule für Technik Berlin und der Universität der Künste Berlin.
Sieger wurde ein Team aus den USA. Das Team IKAROS Bavaria landete als bestes deutsches und bestes europäisches Team auf dem zweiten Platz, das Team living EQUIA auf dem 10. Platz.
Bewertet wurden 10 Disziplinen: Das Team IKAROS Bavaria erreichte jeweils einen 1. Platz in den Einzelkategorien Komfort, Beleuchtung, Energiebilanz sowie “Appliances” (Haushaltsgeräte), einen 2. Platz in “Industrialisierung/Marktfähigkeit” und jeweils einen 3. Platz in “Architektur” sowie “Konstruktion”. In der Einzelkategorie “Solar Systems” landeten die Rosenheimer auf dem 4. Platz.
Das Team living EQUIA erreichte in der Einzelkategorie “Solar Systems” den 1. Platz, in “Communication & Social Awareness” den 3. Platz (als bestes deutsches und bestes europäisches Team).
Ansprechpartner
Dr. Dietrich Büttner
Tel.: ++49-(0)931/70564-41
e-mail: buettner@zae.uni-wuerzburg.de
Links
Solar Decathlon Europe 2010: www.sdeurope.org
living EQUIA: www.living-equia.com
IKAROS Bavaria: www.solar-decathlon.fh-rosenheim.de