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Kühlen

Mit Erdgas kann man auch Kühlen. Viele Geräte können Heizen und Kühlen. Es gibt drei Systeme: Gas-Wärmepumpen/Kühlgeräte mit Gasmotor, Absorptionsgeräte, Sorptive Kühlung für Grossanlagen.

Kühlen mit Erdgas kann sehr wirtschaftlich sein, weil Erdgas günstiger ist als Strom.

Absorptions-Kältemaschine

Schematische Darstellung eines Absorbers
Schematische Darstellung eines Absorbers

Schematische Darstellung eines Absorbers

Erste Wahl ist die Absorptions-Kältemaschine, die nach dem gleichen Prinzip funktioniert wie der früher in der Schweiz bekannte Sibir-Kühlschrank: "Aus Wärme mach Kälte" . Wie die elektrisch angetriebene Kompressionskältemaschine hat der Absorber auf der Hochdruckseite einen Kondensator und auf der Niederdruckseite einen Verdampfer. Das Ansaugen und Verdichten der Kältemitteldämpfe erfolgt jedoch durch einen "thermischen Kompressor", bestehend aus Absorber, Lösungsmittelpumpe und Austreiber. Im Absorber ist Wasser das Kältemittel. Es wird im Verdampfer von der dem Kühlwasserkreislauf des Hauses entzogenen Wärme verdampft. Der Dampf wird dann im Absorber vom "Transporteur" Lithiumbromid (eine Art Salze), bei kleinen Leistungen Ammoniak, aufgesogen und von einer Lösungsmittelpumpe zum Austreiber gebracht. Vom Gasbrenner erwärmt, komprimiert sich der Dampf im Austreiber, erwärmt sich dadurch zusätzlich und wird dann im Kondensator vom zirkulierenden Kaltwasser abgekühlt. Dadurch entspannt sich der Dampf und gelangt als Wasser wieder zum Verdampfer, um erneut Wärme aufzunehmen. Das Lösungsmittel (Lithiumbromid oder Ammoniak) hat sich im Austreiber durch die Erwärmung vom Dampf getrennt und fliesst zum Absorber zurück, um dort wieder den vom Verdampfer kommenden Wasserdampf aufzunehmen. Absorber gibt es von 10 bis etwa 350 kW als direkt befeuerte einstufige Geräte mit atmosphärischem Gasbrenner. Die kleinsten Geräte haben Ventilatorkühlung und sind für Aufstellung im Freien geeignet. Grössere Geräte arbeiten zweistufig mit zwei parallelen Kreisläufen, was den Wirkungsgrad auf ca. 1,15 erhöht. Grössere Absorber werden mit Gas-Gebläsebrennern befeuert; sie sind meist zweistufig und können auch mit einem separaten Wärmetauscher für Heizbetrieb geliefert werden, was sogar gleichzeitiges Heizen und Kühlen ermöglicht (bis je 50% der Leistung) - allerdings nur im Dauerbetrieb (ständiges Hin- und Her-Schalten nicht möglich). Indirekt beheizte Absorber (meist einstufig) werden in der Regel Gas-Wärmekraftkopplungsanlagen nachgeschaltet, um deren Abwärme auch im Kühlbetrieb zu nutzen. Sie erreichen so eine bessere Ausnutzung von WKK-Anlagen und erhöhen deren Wirtschaftlichkeit.

Sorptive Kühlung

Sorptive Kühlung beim Heizen
Sorptive Kühlung beim Heizen

Funktion Sorptive Kühlung beim Heizen

Sorptive Kühlung beim Kühlen
Sorptive Kühlung beim Kühlen

Funktion Sorptive Kühlung beim Kühlen

Eine weitere Möglichkeit ist die sorptive Kühlung: Im Sorptionsrad gibt die Aussenluft einen Teil ihrer Feuchtigkeit an den Absorbenten ab. Dadurch steigt die Zuluft–Temperatur. Ein nicht mit Absorbent beschichtetes Wärmerad kühlt die Zuluft ab. Das dafür nötige Kühlpotential wird der Abluft entnommen, die auf der anderen Seite durch das Rad geleitet wird. Diese wurde zuvor in einem Befeuchter abgekühlt. Die im Sorptionsrad entfeuchtete und im Wärmerad abgekühlte Aussenluft wird nun auf den Sollwert befeuchtet und dadurch nochmals abgekühlt. Die Abluft wird in einem Wärmetauscher oder durch einen Gasbrenner erhitzt, um das Sorptionsrad zu regenerieren, und mit Wasserdampf angereichert nach aussen geblasen. Je nach Aussentemperatur sind 12 – 19°C Zulufttemperatur möglich. Dies bei 100% Frischluft.
Bei einer Belastung von etwa 75% arbeitet die sorptive Klimaanlage mit einer Leistungszahl von 1. Im Winter arbeiten die Wärmeräder (ohne Befeuchtung) als Wärme– und Feuchterückgewinner.

Kompressionskältemaschine

Eine Kompressionskältemaschine wird mit einem Gasmotor angetrieben. Weil dabei beim Gasmotor zwangsläufig Abwärme anfällt (aus Motorenkühlung und Abgas), für die man bei Kältebedarf häufig keine Verwendung hat, wird diese Lösung selten gewählt.

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