Untersuchung und Optimierung eines solargestützten Heiz- und Klimatisierungssystems für ein Einfamilienhaus

Inhaltsangabe:Problemstellung: Der Trend zu einer energieeinsparenden Bauweise hat zu einer verbesserten Wärmedämmung und Abdichtung von Gebäuden geführt, um vor allem in den kälteren Jahreszeiten den Wärmeverlust zu senken und Energie bei der Heizung einzusparen. Diese Bauweise bewirkt allerdings auch, dass im Sommer selbst im mitteleuropäischen Klima die Temperaturen in den Gebäuden durch die Sonneneinstrahlung, vor allem bei großen Glasflächen, relativ hoch werden, da nur schwierig Wärme abgeführt werden kann, wenn angenehmere, kühlere Temperaturen erwünscht sind. Zudem bewirkt die hohe Dichtigkeit der Gebäude, dass der Luftaustausch mit der Umgebung fast versiegt. Dies kann zu einer unerwünschten Anreicherung von Gerüchen oder auch Schadstoffen führen. Eine kontrollierte Lüftung kann den dadurch auftretenden hygienischen und bauphysikalischen Problemen Abhilfe schaffen. Wird diese zusätzlich mit einer Wärmerückgewinnung ausgestattet, so können auch die Wärmeverluste im Winter minimiert werden. Das Problem der unzureichenden Wärmeabfuhr im Sommer kann dagegen eine Klimaanlage beheben. Allerdings haben konventionelle Klimaanlagen einen hohen Stromverbrauch, der bei aktuellen Kraftwerkswirkungsgraden zu einem höheren Primärenergiebedarf führt. Eine Klimaanlage hat die Aufgabe, Temperatur und Feuchte innerhalb vorgeschriebener Grenzen konstant zu halten. Dazu sollte sie alle vier thermodynamischen Luftbehandlungsfunktionen, kühlen, heizen, ent- und befeuchten, beherrschen. Zur Luftentfeuchtung gibt es prinzipiell zwei Arten, die sich in den Anforderungen an den Klimatisierungsprozess stark unterscheiden. Einerseits kann die Luft durch eine Abkühlung und die damit verbundene Taupunktsunterschreitung auf den gewünschten Feuchtegehalt gebracht werden, andererseits kann der Wasserdampf auch durch Sorption mittels hygroskopischer Stoffe entfernt werden. Je nach Anlagentyp und -standort kann man daher auch verschiedene Energieformen nutzen. Gang der Untersuchung: Ziel der Anlage, die in dieser Arbeit behandelt wird, ist es, zu zeigen, in wie weit die sorptionsgestützte Klimatisierung eines Einfamilienhauses auch durch den Einsatz von Solarenergie und der Ausnutzung der Erde als Wärmesenke zur Kühlung im Sommer zu realisieren ist. Zur sorptionsgestützten Entfeuchtung muss Wärme zur Regeneration des Sorptionsmediums bereitgestellt werden. Die Kühlung dient hier nur dazu, die Temperatur der Luft einzustellen. Dies hat den Vorteil, dass die [...]

Andreas Joos, Diplom-Ingenieur, Studium der Verfahrenstechnik an der Technischen Universität Hamburg-Harburg, Abschluss 2006. Derzeit tätig als Wissenschaftlicher Mitarbeiter im Institut für Thermofluiddynamik an der Technischen Universität Hamburg-Harburg.