Exergie Systeme - Natürliche Kühlung

Wie können Räume bei möglichst geringem Einsatz von Exergie beheizt und gekühlt werden? Auf herkömmliche Kühlaggregate soll verzichtet und stattdessen bislang ungenutzte Wärmequellen und Wärmesenken genutzt werden.

 

Exergie bezeichnet die Fähigkeit eines Systems, nutzbare Arbeit zu verrichten. Die Exergie ist im Gegensatz zur Energie keine Erhaltungsgröße, d. h. im Gegensatz zur Energie kann Exergie „vernichtet“ werden, während Energie lediglich umgewandelt wird.

Exergie im Wärmekontext (thermische Exergie) bezeichnet die Arbeit, welche durch den Einsatz eines idealen Wärmekraftwerks (einer idealen Carnot-Maschine) zwischen Umwelt und dem betrachtetem Wärmestrom maximal gewonnen werden kann. Ist die Temperatur des Wärmestroms größer als die der Umgebung, wäre die Quelle dieser Arbeit der Wärmestrom. Ist die Temperatur des Wärmestroms kleiner als die der Umgebung, wäre die Quelle der Arbeit die Referenzumgebung. Der "kalte" Wärmestrom würde hier einen Teil der Umgebungswärme nutzbar machen.

Temperaturpotenziale nutzen

Schon geringe Temperaturdifferenzen können zur Beheizung oder Kühlung von Gebäuden genutzt werden. Dabei geht es um räumliche und zeitliche Temperaturpotenziale. Die Temperaturdifferenzen zwischen verschiedenen Gebäudebereichen können zur Wärmeverschiebung zwischen zu warmen und zu kühlen Räumen oder Bereichen genutzt werden, so dass eine thermische Homogenisierung des Baukörpers auch bei unterschiedlicher Raumnutzung bzw. Wärmebelastung erreicht werden kann.

Für die Nutzung von zeitlichen Temperaturpotenzialen werden Latentwärmespeicher-Systeme per Computersimulation betrachtet. Materialien mit einer Phasenwechseltemperatur im Bereich der Raumlufttemperatur können Energie (Wärme) ohne große Exergie-Verluste speichern. Hier werden dezentrale und zentrale Systeme untersucht, entwickelt und getestet.

Es geht also um die Beheizung und Kühlung von Räumen bei möglichst geringem Einsatz von Exergie. Dabei soll auf herkömmliche Kühlaggregate verzichtet und stattdessen bislang ungenutzte Wärmequellen und Wärmesenken genutzt werden. Dies erfordert große, die Wärme bei schon geringen Temperaturdifferenzen übertragende Flächen (Kapillarrohrmatten) und Wärmespeicher, welche Wärme im Bereich der Raumtemperatur effektiv speichern können.


Autor:

Datum: 08.09.2011

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