Einsatz geothermisch- und sorptionsgestützter Klimatisierung zum Heizen und Befeuchten

摘要

Der globale Anstieg von Klimatisierungsanwendungen in Gebäuden ist im Allgemeinen auf steigende Einkommens- und Wohlstandsverhältnisse, Auswirkungen des Klimawandels sowie auf steigende Energiestandards von Gebäuden zurückzuführen. Aufgrund des meist hohen Exergiebedarfs konventioneller Klimatisierungssysteme wird als Alternative an der Technischen Universität Hamburg ein geothermisch- und sorptionsgestütztes System untersucht. Auch wenn der Winterbetrieb eines solchen Systems ein entscheidender Bestandteil der ganzjährigen Betriebsweise ist, vor allem in heizlastdominierten Regionen, wurde dieser bislang nur in wenigen Studien betrachtet. Vor diesem Hintergrund wird der Winterbetrieb anhand einer Versuchsanlage untersucht. Neben der energetischen Analyse ist die Anhebung des Feuchteniveaus der Zuluft ein zusätzlicher Komfortaspekt im Kontext trockener Raumluftzustände im Winter. Auf Basis des in einem sorptionsgestützten System vorhandenen hygroskopischen Materials, im vorliegenden Fall Silikagel, ist eine Rückbefeuchtung der Zuluft möglich; der Energiebedarf wird weitestgehend auf Hilfsenergien (Ventilatoren, Zirkulationspumpen,...) reduziert. Gegenüber einem Vergleichssystem mit isothermer Luftbefeuchtung wird der elektrische Energiebedarf des untersuchten Systems um 39% reduziert. Des Weiteren wird die kombinierte Wärme- und Stoffübertragung für ein Silikagel-Enthalpierad auf Basis gemessener Daten untersucht und bewertet. Es wird eine mittlere Effizienz der Rückbefeuchtung von 0,83 erreicht. In Verbindung mit Flächenwärmeübertragern im konditionierten Raum kann ein hohes Niveau thermischen Komforts gewährleistet werden. Kritisch zu bewerten ist dagegen die Energiebilanz des Erdreichs vor dem Hintergrund einer langjährigen effizienten Nutzung des geothermischen Systems als Wärmequelle und Wärmesenke.