IEA Solar Heating and Cooling Programm - NachhaltigWirtschaften.at

Endbericht Solare Kühlung und Klimatisierung – IEA SHC Task 38, Phase II 8
3 Einleitung
3.1 Die Rahmenbedingungen
Nach dem Jahrhundertsommer 2003 stellte sich zunächst die Frage, ob Wohn- und
Verwaltungsgebäude auch in Mitteleuropa zukünftig aktiv gekühlt werden müssen.
Anhand von Messungen, die von der AEE INTEC an einem optimal gedämmten Passiv-
Verwaltungsbau (Christophorus Haus) durchgeführt wurden, konnte zunächst gezeigt
werden, dass bei gut gedämmten Gebäuden und geringen internen Lasten bei passiver
Nachtlüftung und „Direct Cooling“ von wasserdurchströmten Deckenpaneelen und
Fußbodenelementen über Tiefensonden extreme Spitzen über 27°C nicht auftreten.
Bei weniger optimierten Gebäuden, hohen internen Lasten oder hohen
Komfortansprüchen werden weltweit jedoch zunehmend mehr Klimaanlagen eingebaut –
und das nicht nur im Verwaltungsbau. Jährlich werden alleine etwa 43 Millionen
Raumklimageräte verkauft mit den Hauptmärkten in China (12 Millionen) und den USA
(11,8 Millionen). Die Marktdurchdringung in Europa ist geringer (2,8 Millionen Einheiten
2002), weist jedoch eine hohe Wachstumsrate auf. Gleichzeitig werden in China jährlich
mehrere Millionen Quadratmeter Solarkollektorfläche installiert und Österreich ist in
Europa führend auf dem Solarthermiemarkt.
Wenn es gelingt, die elektrischen Kompressionskältemaschinen mit ihrer sommerlichen
Stromnetzbelastung durch thermische Kälte zu ersetzen, dann eröffnet sich ein großes,
weltweites Wachstumsfeld für die österreichische Solarindustrie.
Sommerliche Gebäudeklimatisierung stellt sowohl in Wohngebäuden als auch in
kommerziell genutzten Gebäuden einen weltweit wachsenden Markt dar. Hauptgründe
hierfür sind steigende interne Kühllasten und wachsende Komfortansprüche sowie
architektonische Trends, beispielsweise hin zu Gebäuden mit hohem Glasanteil in der
Fassade.
Für große, klimatechnische Anlagen mit Kälteleistungen oberhalb von rund 50 kW stehen
verschiedene thermisch angetriebene Techniken zur Verfügung, die in Verbindung mit
thermischen Solarkollektoren für die sommerliche Gebäudeklimatisierung verwendet
werden können. Neben den erhöhten Investitionskosten ist das Haupthindernis für eine
breite Nutzung dieser Technik der Mangel an praktischer Erfahrung in der Auslegung, der
Regelung und dem Betrieb dieser Systeme. Für kleine Anlagen mit Leistungen unter
30 kW gibt es kaum marktverfügbare Komponenten. Deshalb ist die Entwicklung von
thermisch angetriebenen Klimatisierungsverfahren im kleinen Leistungsbereich für die
solar unterstützte Klimatisierung von besonderer Bedeutung.
In den USA und Japan gab es in den 80er Jahren des vergangenen Jahrhunderts große
F&E-Aktivitäten zur Entwicklung von Verfahren der solar unterstützten Klimatisierung, die
allerdings wegen der ungünstigen Wirtschaftlichkeit eingestellt wurden. Mittlerweile hat
sich jedoch der Markt für thermische Kollektoren erheblich entwickelt und es sind viele
Systeme verschiedener Anbieter aus zunehmend industrieller Fertigung im Markt verfügbar.
Vor diesem Hintergrund wurden in den vergangenen Jahren verschiedene Aktivitäten
gestartet, um das Thema der solar unterstützten Klimatisierung erneut aufzugreifen.
3.2 Verfügbare Technologien
Aus thermodynamischer Sicht gibt es etliche Verfahren zur Umwandlung von Solarstrahlung
in Kälte bzw. gekühlte und entfeuchtete Luft. Eine Übersicht zeigt Abb. 1.
Dabei wird hier die Umwandlung von Solarstrahlung in Elektrizität mit Solarzellen und die
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