Kühlen mit der Sonne

Das Niedrigenergiehaus (NEH) der Technikerschule Butzbach zeichnet sich durch große Fensterflächen nach Süden, Süd-Ost und Osten aus. Diese Solararchitektur ermöglicht im Winter und den Übergangszeiten erhebliche solare Wärmegewinne, führt im Sommer jedoch zu einer Überhitzung der In den letzten Jahren wurde mit vielen verschiedenen Verschattungsmaßnahmen experimentiert, die Bestand haben sollen. Die Lüftungsanlage wird im Zuge der Umrüstung optimiert.

Die Demonstrationsanlage zur solaren Klimatisierung soll ein angenehmes Raumklima in den Sommermonaten schaffen. Die Anlage wird über das Programm „Solarthermie 2000 plus“ des Bundesumweltministeriums gefördert.

Unser Team ist die 5. Studierendengeneration, die mit der Weiterentwicklung dieses komplexen Projekts betraut ist. Als wir damit begonnen haben, war die Konzeption bereits weit fortgeschritten. Es lagen Angebote für die Hauptkomponenten vor, der Vorantrag zur staatlichen Förderung war gestellt und es gab eine Anlagendimensionierung durch das Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme(ISE).

Unsere Aufgabe war es das Projekt in enger Abstimmung mit Herrn Carsten Hindenburg (SolCoolAirCon, Freiburg) insgesamt zu betreuen, die Bauüberwachung zu übernehmen und Teilbereiche eigenständig zu organisieren.

Umfang der Baumassnahmen

• Einbau von zwei kleinen Absorptionskältemaschinen (AbKM) mit einer Nennleistung von 10 kW zur Zuluftkühlung und –entfeuchtung bzw. zum Betrieb von Kühldecken

• Aufstellung eines 60m2 Vakuumröhren-Kollektorfeldes und eines 3000 l Solarspeichers für die solare Antriebswärme

• Aufstellung von zwei Kühltürmen zur Rückkühlung der AbKM

• Optimierung und Umrüstung der vorhandenen zwei Lüftungsanlagen zu Klimaanlagen

• Einbindung des Solarkreises in die bestehende Heizungstechnik zur solaren Heizungs¬unterstützung im Winter, bzw. der Gasbrennwerttherme als back-up für die Antriebswärme der AbKM

Aktueller Projektstand

Der Antrag auf Fördermittel wurde im Dezember 2007 im eingeplanten Umfang bewilligt. Die Installation der Anlage soll bis Ende Juni 2008 abgeschlossen sein.

Zu einem Kick-off-Meeting waren im Januar 2008 neben Vertretern der Kooperationspartner wie dem „Zentrum für angewandte Energieforschung“ (ZAE Bayern), der ZfS- Rationelle Energietechnik aus Hilden und dem Fraunhofer ISE aus Freiburg, auch ein Mitarbeiter der SK-Sonnenklima GmbH aus Berlin angereist, um letzte Einzelheiten der Umsetzung mit uns zu diskutieren. Im Mittelpunkt stand dabei vor allem das Hydraulik-Schema.

Hydraulik-Schema

Das Hydraulikschema zeigt die Antriebsseite mit Kollektorfeld, Wärmespeicher, Gas-Brennwerttherme (links) und die Wärmeverbraucher mit den Absorptionskältemaschinen und dem Heizkreis (Mitte) sowie den Kühlkreis mit Kaltwasserspeicher, Klimaanlage und den Kühldecken (rechts).

 

 

 

Verschattungsanalyse

Bedenken wegen einer möglichen Verschattung des geplanten Kollektorfeldes durch eine Gebäudekante des NEH, veranlassten uns zu einer ausführlichen Analyse der Situation. Dazu wurden über einen längeren Zeitraum Messungen mit einem Horizontoskop durchgeführt, um die jährlichen Verschattungszeiten des Kollektorfeldes zu ermitteln. Die Messungen ergaben, dass keine nennenswerte Beeinträchtigung zu erwarten ist.

Mit dem Horizontoskop lässt sich der Verlauf eines Schattens zu allen Tageszeiten, über ein Jahr hinweg ermitteln.

Standortwahl

Die Standortwahl unserer Vorgängersemester für das Kollektorfeld und die Kühltür-me wurden von uns gründlich überdacht. Da uns die Gartenfläche für das Kollektorfeld zu klein erschien, fiel die Wahl in Abstimmung mit der Schulleitung auf eine Installation an der Süd-Fassade des Hauptgebäudes. Bezüglich der Kühltürme gab es Bedenken, an dem geplanten Aufstellungsort im Vorgarten des NEH, die Geräuschemissionsauflagen für Wohngebiete nicht mit Sicherheit erfüllen zu können. Das Atrium im Hauptgebäude kam uns daher geeigneter vor, zumal dort alle Anschlußmöglichkeiten vorhanden sind.

Diese Fotomontage zeigt die beiden Kühltürme im Atrium des Hauptgebäudes.

Messtechnik

Die Betriebsabläufe der Anlage werden mit einer grossen Anzahl von Messdaten erfasst und vom Fraunhofer ISE ausgewertet. Diese Erfahrungswerte dienen der Optimierung und Markteinführung vergleichbarer Anlagen und werden zukünftig mit in die Techniker-Ausbildung einfließen. Darüber hinaus werden einige, charakteristische Werte auf einer Anzeigetafel im Flur des NEH visualisiert um die Anlage interessierten Besuchern näher zu bringen.

In dem Schema werden die wichtigsten Messstellen dargestellt an denen die Ener-gieflüsse überwacht werden.