„nachhaltige technologien - 2|2020"

ufgrund zunehmend heißer Sommer in Mitteleu- ropa und einem steigenden Komfortbedürfnis wächst der Bedarf an Kühlsystemen. Wärmepumpenheizun- gen bieten grundsätzlich die Möglichkeit, im Sommer zur Kühlung genutzt zu werden. Allerdings führt dies zu einem erhöhten Strombedarf – in Südeuropa bis hin zur zeitweisen Überlastung und Ausfall des Stromnetzes. Auf der anderen Seite passt der Kühlbe- darf jahreszeitlich gut zum Solarstrahlungsangebot, weshalb sich Kombinationen von Wärmepumpen und Photovoltaik bzw. PVT anbieten. Eine Aufgabe in dem von der Deutschen Bundesstif- tung Umwelt geförderten SOLINK-Projekt ist die Un- tersuchung und Entwicklung von Systemlösungen zur Gebäudekühlung mit PVT-Wärmepumpensystemen mit einem Jahres-Netto-Netzstrombedarf nahe Null [1] . Die Arbeiten hierzu werden von Consolar und dem Institut für Gebäudeenergetik, Thermotechnik und Energiespeicherung (IGTE) der Universität Stuttgart durchgeführt. SOLINK-Wärmepumpenkollektor zum Heizen und Kühlen Der SOLINK-PVT-Wärmepumpenkollektor kann auf- grund seines sehr guten Wärmeübertragungsvermö- gens als einzige Wärmequelle für Wärmepumpen eingesetzt werden. Die Fläche des an der Unterseite des Kollektors angebrachten Wärmeübertragers und des Moduls beträgt ca. das Zehnfache der Aperturfläche. Somit kann der Luft in der Heizsaison bei geringem oder fehlendem Strahlungsangebot Wärme zur Versorgung der direkt angeschlossenen Wärmepumpe entzogen werden. Gleichzeitig wird die PV-Fläche gekühlt, wodurch der Jahresstromertrag um 6 – 10 % steigt. Der Kollektor kann im Sommer auch als Rückkühl-Wärmeübertrager bei aktiver Gebäudekühlung genutzt werden. Die ersten SOLINK-Wärmepumpensysteme zum Hei- zen wurden im Winter 2016/17 realisiert, mittlerweile sind über 200 Anlagen in Betrieb, davon auch bereits wenige mit Kühlfunktion. Kühlkonzepte mit SOLINK-Wärmepumpenkollektor Es wurden zwei Konzepte bezüglich Hydraulik und Regelungstechnik ausgearbeitet und untersucht: 1. Wärmepumpe mit Kältekreisumkehr 2. Kühlabwärmenutzung und zeitversetzte Rückkühlung Bei der Kältekreisumkehr wird der Kondensator der Wärmepumpe zum Verdampfer und kühlt den Heiz- kreis – z. B. die Fußbodenheizung – ab. Der Verdamp- fer wird zum Kondensator: die Abwärme wird an den Solekreis übertragen und dort über die Kollektoren an die Umgebung abgeführt. Allerdings findet die Rückkühlung bei diesem Konzept oft gerade dann statt, wenn sowohl die Kollektor- als auch Umge- bungstemperaturen am höchsten sind. A Rückseite der SOLINK-Wärmepumpenkollektoren mit großflächigem Lamellenwärmetauscher, Testanlage Lörrach. Foto: Consolar Kühlen mit PVT-Kollektoren und Wärmepumpe Ulrich Leibfried, Sebastian Asenbeck, Stephan Fischer