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[ Serie Gebäudetechnik ]

Mit Sonne kühlen

Gebäudetechnik, Teil I – Klimatechnik: Solare Klimatechnik ist umweltschonend und zunehmend effizient

Foto: Creative Commons

Text: Günther Mertz

Der Einsatz regenerativer Energien in der Gebäudetechnik wird oft auf die Funktionen Heizen und Warmwasserbereitung reduziert. Doch Sonne und Erdwärme bieten auch für die Klimatisierung und Lüftung von Gebäuden hohe Potenziale. Die Technologien helfen nicht nur, Energie zu sparen und den CO2-Ausstoß zu reduzieren, sie beugen auch Schimmel und Feuchteschäden und damit gesundheitlichen Problemen vor und sorgen zudem für einen hohen Raumluftkomfort. Etablierte Technologien zur Nutzung regenerativer Energien sind zum Beispiel die indirekte Verdunstungskühlung, die freie Kühlung über Wassersysteme sowie geothermische Klimasysteme. Daneben ist besonders die solare Kälteerzeugung interessant. Im Gegensatz zu elektrischen

Systemen für die Lüftung und Klimatisierung, die über netzgekoppelte Photovoltaiksysteme versorgt werden, wird die solare Wärme hier direkt oder indirekt für die Klimatisierung verwendet. Ein entscheidender Vorteil der solaren Klimatisierung liegt darin, dass der Kältebedarf in der Regel dann am höchsten ist, wenn die Sonne intensiv scheint.

Beachtliche Einspareffekte: Potenziale regenerativer Energien in der Klima- und Lüftungstechnik für die CO2-Reduktion bis 2020. Quelle: FGK

Solare Klimatisierung und Lüftung

Die solare Klimatisierung und Lüftung ist eine recht junge Technologie. Sie eignet sich besonders für Gebäude mit Solaranlagen, die auch Wärme für die Heizung liefern.
Bei der solaren Klimatisierung wird die Sonnenstrahlung vor allem zur Erzeugung von Kälte genutzt. Es handelt sich hier nicht um elektrische Kühlungssysteme, die über gekoppelte Photovoltaiksysteme mit Strom versorgt werden. Zur praktischen Umsetzung gibt es verschiedene Möglichkeiten wie Ab- und Adsorptionskälteanlagen. Bei größeren Gebäuden mit hoher Personendichte bieten sich Sorptionsklimasysteme an.Je nach verwendeter Technologie wird ab einem solaren Deckungsgrad von 25 bis 40 Prozent die Schwelle erreicht, die eine Primärenergieeinsparung ermöglicht. Adsorptionsklimaanlagen stehen in Leistungsgrößen ab fünf kW zur Verfügung und sind damit schon für Einfamilienhäuser geeignet. Mit der solaren Klimatisierung lässt sich aber vor allem im Nichtwohnbereich Energie sparen, weil hier der Kühlbedarf wesentlich höher ist.

Solare Klimatisierung: Systeme mit solarthermischer ­Kaltwassererzeugung. Darstellung: FGK/Grammer Solar

Bei der solaren Lüftung schaltet sich die Lüftungsanlage meist nur dann ein, wenn ausreichend Sonne auf den entsprechenden Luftkollektor fällt. Die frische Außenluft wird daraufhin gefiltert, von der Sonne im Kollektor erwärmt und im Gebäude verteilt, etwa über wärmegedämmte Mauerdurchführungen mit Rückschlagkappen durch Zuluftventile.

Die solare Lüftung eignet sich besonders für die Grundheizung, Lüftung und Entfeuchtung bei Gebäuden, die über längere Zeit leer stehen und nicht regelmäßig über die Fenster belüftet und entfeuchtet werden können – wie etwa für Ferienhäuser, Vereinsheime oder Berghütten. Aber auch in normalen Wohn- und Bürogebäuden oder Industriehallen können solare Lüftungsanlagen installiert und mit jeder bestehenden Heiztechnik kombiniert werden. Die Kollektoren lassen sich problemlos auf dem Dach, der Fassade oder an der Balkonbrüstung montieren. So eignen sie sich besonders, um fehlende Südfenster zu ersetzen oder Kellerräume zu entfeuchten. Wenn dabei ausschließlich Sonnenenergie eingesetzt wird, entstehen außer der Wartung und Reparatur keine Betriebskosten.

Lösung für die Lüftung: Solar-Luft-Kollektoren lüften automatisch und ohne Energieverlust, sobald die Sonne scheint. Darstellung: FGK/Grammer Solar

Zuschüsse vom Staat

Solarthermische Anlagen zur Klimatisierung und Lüftung erfüllen ganz oder teilweise die Anforderungen der Energieeinsparverordnung (EnEV) und des Erneuerbare-Energien-Wärmegesetzes (EEWärmeG). Deshalb werden sie auch über verschiedene Programme gefördert. Im Rahmen des Marktanreizprogramms (MAP) des Bundesamtes für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) werden sie in Bestandsgebäuden gefördert, im Rahmen der Innovationsförderung auch in Neubauten. Die Basisförderung bei der Erstinstallation von solarthermischen Anlagen für die solare Kühlung beträgt 90 Euro je angefangenen Quadratmeter Bruttokollektorfläche, mindestens jedoch 1.500 Euro. Solarluftkollektoren werden bereits ab dem ersten Quadratmeter begünstigt. Größere Anlagen werden unter bestimmten Bedingungen ab 40 Quadratmeter mit 45 Euro pro angefangenen Quadratmeter gefördert. Außerdem werden Bonus-Modelle angeboten. Die Innovationsförderung im Rahmen des MAP unterstützt große Solarthermieanlagen bis 100 Quadratmeter Bruttokollektorfläche für Neubau und Bestand von Mehrfamilienhäusern und Nichtwohngebäuden mit 180 Euro pro Quadratmeter. Anlagen bis 1.000 Quadratmeter Bruttokollektorfläche zur Bereitstellung von Prozesswärme werden nochmals gesondert berücksichtigt.

Zuschüsse gibt es auch von der KfW. Im Rahmen des „Erneuerbare Energien“-Programms sind zinsgünstige Kredite für Anlagen ab 40 Quadratmeter Kollektorfläche sowie Tilgungszuschüsse von bis zu 30 Prozent erhältlich. Außerdem bietet das Programm „Energieeffizientes Sanieren und Bauen“ neben zinsvergünstigten Darlehen bis zu 20 Prozent Zuschuss für die Gesamtsanierungsmaßnahme, in die die Solarthermieanlage eingebettet ist.

Günther Mertz ist Geschäftsführer des Fachverbandes Gebäude-Klima e. V. (FGK) in Bietigheim-Bissingen.


Absorptions-Kälteanlage: Dieser Kältekreislauf gilt als der älteste technische Prozess, um Kälte zu erzeugen. Darstellung: FGK/Grammer Solar

Funktionsprinzip von ­Kälteanlagen

Thermische Kaltwassererzeuger produzieren Kälte, indem sich das in der Anlage befindliche Stoffpaar durch Wärmezufuhr trennt und unter Wärmeabgabe vereinigt. Die thermischen Randbedingungen werden durch das eingesetzte Stoffpaar und durch das Verfahren bestimmt. Die heute für die klimatechnische Anwendung zur Verfügung stehenden Systeme sind Absorptionskälteanlagen (Arbeitspaare Wasser/Ammoniak oder Wasser/Lithiumbromid) und Adsorptionskälteanlagen. Bei der Adsorptionskälteanlage wird das verdampfte Kältemittel (Wasser) im Gegensatz zur Absorptionskälteanlage nicht in einer Lösung, sondern an der inneren Oberfläche eines hochporösen, festen Stoffes (Adsorber vorwiegend aus Silicagel) angelagert. Besser bekannt sind derartige Systeme bei Kühlschränken im Camping-Bereich oder auch im Hotel, wo zum Beispiel durch das Verbrennen von Gas nahezu geräuschlos Kälte erzeugt wird.

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