Planungsvorschlag zum Einsatz energetischer Alternativen beim Bau eines Hotels mit 800 Zimmern in der DomRep!
Allgemein.
Sonnige Sommertage sind etwas Schönes. Doch im Büro oder selbst im Urlaub kann ein heißer Tag ganz schön anstrengend werden. Deshalb werden immer mehr Gebäude mit Klimaanlagen ausgestattet. Denn wenn es innen zu warm wird, könnte z. B. die Produktivität leiden. Ein Ansatz ist: Solare Klimatisierung. Die Sommersonne, welche die Büros oder Unterkünfte aufheizt, liefert auch die Energie für deren Kühlung. Die thermische Nutzung der Sonnenenergie bietet sich hier an: Die Tage, an denen der größte Bedarf an Kühlung anfällt, decken sich mit jenen, an denen die maximalen solaren Energiegewinne möglich sind. Die Nachfrage nach Klimaanlagen für Gebäude ist beachtlich. Nicht nur in Südeuropa, sondern auch in Deutschland und Mitteleuropa. Bei entsprechenden Bedingungen kann solare und solar unterstützte Klimatisierung eine Alternative zu konventionellen Klimaanlagen sein.
Sonnige Sommertage sind etwas Schönes. Doch im Büro oder selbst im Urlaub kann ein heißer Tag ganz schön anstrengend werden. Deshalb werden immer mehr Gebäude mit Klimaanlagen ausgestattet. Denn wenn es innen zu warm wird, könnte z. B. die Produktivität leiden. Ein Ansatz ist: Solare Klimatisierung. Die Sommersonne, welche die Büros oder Unterkünfte aufheizt, liefert auch die Energie für deren Kühlung. Die thermische Nutzung der Sonnenenergie bietet sich hier an: Die Tage, an denen der größte Bedarf an Kühlung anfällt, decken sich mit jenen, an denen die maximalen solaren Energiegewinne möglich sind. Die Nachfrage nach Klimaanlagen für Gebäude ist beachtlich. Nicht nur in Südeuropa, sondern auch in Deutschland und Mitteleuropa. Bei entsprechenden Bedingungen kann solare und solar unterstützte Klimatisierung eine Alternative zu konventionellen Klimaanlagen sein.
Örtliche Recherchen.
Die nächtliche Durchschnitts-Temperatur in der Dominikanischen Republik beträgt 21°C. Die Durchschnitts-Temperatur am Tag 30°C. Die absolute Durchschnitts-Temperatur beträgt 27°C. Gleiches gilt für die Wassertemperatur, auch mit 27°C. Die Luftfeuchtigkeit liegt „tropisch“ hoch bei 78%.
Die nächtliche Durchschnitts-Temperatur in der Dominikanischen Republik beträgt 21°C. Die Durchschnitts-Temperatur am Tag 30°C. Die absolute Durchschnitts-Temperatur beträgt 27°C. Gleiches gilt für die Wassertemperatur, auch mit 27°C. Die Luftfeuchtigkeit liegt „tropisch“ hoch bei 78%.
Gesamteinschätzung.
Was kann man in den Tropen generell tun? Geht man von der angegebenen relativen Luftfeuchte aus, ist alleinige Flächenkühlung wegen der hohen Taupunkttemperatur Illusion, wenn Flächenkühlung, dann nur in Kombination mit vorgekühlter und entfeuchteter Luft (bei 35°C und 55% Luftfeuchte – beträgt die Taupunkttemperatur 25°C, bei 80% schon 30°C).
Was kann man in den Tropen generell tun? Geht man von der angegebenen relativen Luftfeuchte aus, ist alleinige Flächenkühlung wegen der hohen Taupunkttemperatur Illusion, wenn Flächenkühlung, dann nur in Kombination mit vorgekühlter und entfeuchteter Luft (bei 35°C und 55% Luftfeuchte – beträgt die Taupunkttemperatur 25°C, bei 80% schon 30°C).
Idee in Verbindung mit BHKW-Stromerzeugung.
Zur Luftkühlung wird eine Absorptionskälteanlage eingesetzt, die als Antriebsenergie die Kühlwasser-Abwärme eines BHKW nutzt. Generell könnte man auch direkt dem BHKW einen Abgaskessel aufsetzen und die Energie in der Kälteanlage nutzen.
Zur Luftkühlung wird eine Absorptionskälteanlage eingesetzt, die als Antriebsenergie die Kühlwasser-Abwärme eines BHKW nutzt. Generell könnte man auch direkt dem BHKW einen Abgaskessel aufsetzen und die Energie in der Kälteanlage nutzen.
Des Weiteren sollte man über eine solarthermische Klimatisierung nachdenken - also Solarenergie nutzen - sowohl zur Brauchwasserbereitung als auch zu Regenerationsaufgeben in der Klimaanlage.
Solar unterstützte Klimatisierung.
Solar unterstützte Klimatisierung stellt eine viel versprechende Nutzung der Solarenergie in Gebäuden – insbesondere im Nicht-Wohnungsbau – dar. Sommerliche Gebäudeklimatisierung hat zwei Hauptaufgaben zu erfüllen: die Kontrolle der Raumlufttemperatur durch die angepasste Abfuhr von sensiblen Wärmelasten und die Kontrolle der Raumluftfeuchte durch die angepasste Abfuhr von latenten Lasten. Zugleich ist immer eine ausreichende Zufuhr von Frischluft zu gewährleisten. Während die Temperaturkontrolle sowohl durch den Austausch von Luft als auch über entsprechend gekühlte Flächen wie z. B. Kühldecken erfolgen kann, ist die Abfuhr von Feuchtelasten generell nur durch die Luftbehandlung möglich. Beide genannten Anforderungen können durch Kältemaschinen in Verbindung mit entsprechender Klima-Anlagen-Technik erfüllt werden. Insofern ist ein möglicher Weg zur solaren Gebäudeklimatisierung der Betrieb von thermisch angetriebenen Kältemaschinen mit Solarwärme.
Solar unterstützte Klimatisierung stellt eine viel versprechende Nutzung der Solarenergie in Gebäuden – insbesondere im Nicht-Wohnungsbau – dar. Sommerliche Gebäudeklimatisierung hat zwei Hauptaufgaben zu erfüllen: die Kontrolle der Raumlufttemperatur durch die angepasste Abfuhr von sensiblen Wärmelasten und die Kontrolle der Raumluftfeuchte durch die angepasste Abfuhr von latenten Lasten. Zugleich ist immer eine ausreichende Zufuhr von Frischluft zu gewährleisten. Während die Temperaturkontrolle sowohl durch den Austausch von Luft als auch über entsprechend gekühlte Flächen wie z. B. Kühldecken erfolgen kann, ist die Abfuhr von Feuchtelasten generell nur durch die Luftbehandlung möglich. Beide genannten Anforderungen können durch Kältemaschinen in Verbindung mit entsprechender Klima-Anlagen-Technik erfüllt werden. Insofern ist ein möglicher Weg zur solaren Gebäudeklimatisierung der Betrieb von thermisch angetriebenen Kältemaschinen mit Solarwärme.
Primärenergetische Betrachtung.
Das Hauptziel des Einsatzes von Solarenergie zur Gebäudeklimatisierung ist es, im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren Energie einzusparen, ohne eine inakzeptable Verschlechterung des Raumkomforts zu bewirken. Eine einfache Betrachtung zeigt die Möglichkeiten und Grenzen der Primärenergieeinsparung durch den Einsatz solarer Klimatisierung. In die Betrachtung gehen lediglich die Arbeitszahlen bzw. Wärmeverhältnisse der verglichenen Kälteerzeugungsverfahren sowie der Umwandlungsfaktor von Primärenergie in elektrische Energie ein. Das Wärmeverhältnis einer thermisch angetriebenen Kälteerzeugung ist definiert als das Verhältnis aus erzeugter Kälte und dafür aufgewendeter Wärme. Für eine einstufige thermisch angetriebene Kälteerzeugung wurde als Wärmeverhältnis ein Wert von 0,7 angenommen, wie es sowohl für einstufige Absorptionskältemaschinen als auch für übliche SGK-Verfahren mit Rotationsentfeuchtern typisch ist. Für zweistufige, thermische Verfahren wurde ein Wert von 1,1 angesetzt. Als primärenergetischer Ge amtwirkungsgrad für die Stromerzeugung wurde 0,36 kWh Strom pro kWh Primärenergie angesetzt.
Was kann man unter einer solaren Klimatisierung verstehen?
Sollen Gebäude mit Hilfe von Sonnenenergie gekühlt werden, können wasserunterstützte Klimaanlagen oder Lüftungsanlagen mit Wärme betrieben werden, die von Sonnenkollektoren Bereit gestellt wird. In Monaten mit hohen solaren Energiegewinnen oder in südlichen Ländern ist keine lange Zwischenspeicherung von Energie nötig. Die Sonne kann auch in unseren Breiten zumindest saisonal, einen nennenswerten Anteil der Energie zur Klimatisierung liefern. Auch Kombinationen wassergestützter Systeme und Lüftungsanlagen sind möglich.
Sollen Gebäude mit Hilfe von Sonnenenergie gekühlt werden, können wasserunterstützte Klimaanlagen oder Lüftungsanlagen mit Wärme betrieben werden, die von Sonnenkollektoren Bereit gestellt wird. In Monaten mit hohen solaren Energiegewinnen oder in südlichen Ländern ist keine lange Zwischenspeicherung von Energie nötig. Die Sonne kann auch in unseren Breiten zumindest saisonal, einen nennenswerten Anteil der Energie zur Klimatisierung liefern. Auch Kombinationen wassergestützter Systeme und Lüftungsanlagen sind möglich.
Wie funktioniert die solare Klimatisierung?
Grundlage der (solar-)thermisch angetriebenen Kühlung ist der thermochemische Vorgang der Sorption: Ein flüssiger oder gasförmiger Stoff wird entweder an einer festen, porösen Substanz angelagert (Adsorption) oder in einer Flüssigkeit oder einem Feststoff aufgenommen (Absorption). Dem Sorptionsmittel (z. B. Silikagel, ein Stoff mit großer innerer Oberfläche) wird Wärme (z. B. von einer Solaranlage) zugeführt und Wasser in Form von Dampf entzogen. Nach diesem "Trocknen", der Desorption, kann der Vorgang in umgekehrter Richtung wiederholt werden. Bei der Zufuhr von Wasserdampf lagert sich dieser an die porösen Speichermedien an (Adsorbtion) und gleichzeitig wird Wärme frei. Nach der Art der Prozessführung werden Verfahren mit geschlossenem Kältemittelumlauf (zur Kaltwassererzeugung) und offene Systeme unterschieden, bei denen das Kältemittel (Wasser) Kontakt mit der Atmosphäre hat. Letztere werden zur Luftentfeuchtung und Verdunstungskühlung verwendet. Beide können wiederum in Verfahren mit flüssigem oder festem Sorptionsmittel eingeteilt werden. Neben der verfügbaren Kälteleistung ist das Verhältnis von Antriebswärme und erzielter Kälteenergie (Coefficient of Performance; COP) eine wesentliche Kennzahl solcher Anlagen.
Grundlage der (solar-)thermisch angetriebenen Kühlung ist der thermochemische Vorgang der Sorption: Ein flüssiger oder gasförmiger Stoff wird entweder an einer festen, porösen Substanz angelagert (Adsorption) oder in einer Flüssigkeit oder einem Feststoff aufgenommen (Absorption). Dem Sorptionsmittel (z. B. Silikagel, ein Stoff mit großer innerer Oberfläche) wird Wärme (z. B. von einer Solaranlage) zugeführt und Wasser in Form von Dampf entzogen. Nach diesem "Trocknen", der Desorption, kann der Vorgang in umgekehrter Richtung wiederholt werden. Bei der Zufuhr von Wasserdampf lagert sich dieser an die porösen Speichermedien an (Adsorbtion) und gleichzeitig wird Wärme frei. Nach der Art der Prozessführung werden Verfahren mit geschlossenem Kältemittelumlauf (zur Kaltwassererzeugung) und offene Systeme unterschieden, bei denen das Kältemittel (Wasser) Kontakt mit der Atmosphäre hat. Letztere werden zur Luftentfeuchtung und Verdunstungskühlung verwendet. Beide können wiederum in Verfahren mit flüssigem oder festem Sorptionsmittel eingeteilt werden. Neben der verfügbaren Kälteleistung ist das Verhältnis von Antriebswärme und erzielter Kälteenergie (Coefficient of Performance; COP) eine wesentliche Kennzahl solcher Anlagen.
Meerwasserentsalzung.
Meerwasserentsalzung könnte man natürlich auch auf der Basis der Abgase und der Sonnenenergie durchführen - hier wäre die Entsalzungsanlage von Schiffen als Vorbild zu nehmen, diese nehmen auch Abgasenergie mit der Warmwasser erzeugt wird zur Niederdruckverdampfung (dadurch Verdampfung bei niedrigen Temperaturen - von ca. 60°C), d.h. wenn die Heizmedientemperatur unter 100°C, benötigt man nur eine Vakuumpumpe. Solche Apparate laufen fast wartungsfrei und automatisch. Was in der DomRep-Region auf alle Fälle interessant ist, ist die Photovoltaik, zumindest tagsüber eine deutliche Entlastung - und evtl. Antriebsenergie für Lüftungs- und Klimaanlagen.
Meerwasserentsalzung könnte man natürlich auch auf der Basis der Abgase und der Sonnenenergie durchführen - hier wäre die Entsalzungsanlage von Schiffen als Vorbild zu nehmen, diese nehmen auch Abgasenergie mit der Warmwasser erzeugt wird zur Niederdruckverdampfung (dadurch Verdampfung bei niedrigen Temperaturen - von ca. 60°C), d.h. wenn die Heizmedientemperatur unter 100°C, benötigt man nur eine Vakuumpumpe. Solche Apparate laufen fast wartungsfrei und automatisch. Was in der DomRep-Region auf alle Fälle interessant ist, ist die Photovoltaik, zumindest tagsüber eine deutliche Entlastung - und evtl. Antriebsenergie für Lüftungs- und Klimaanlagen.
