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SolSpaces 2.0 – Weiterentwicklung und Optimierung eines solaren Heizsystems mit Sorptionswärmespeicher

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Im Vorgängerprojekt SolSpaces wurde ein neues solares Heizsystem mit Sorptions­wärme­speicher entwickelt und in einem Forschungsgebäude (siehe Abbildung 1) erprobt. Ziel des neuen Heizungskonzepts ist es, den Heizwärmebedarf des Gebäudes durch die saisonale Wärmespeicherung mit dem  Sorptionswärmespeicher nahezu vollständig auf solarer Basis zu decken.

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Abbildung 1: SolSpaces Forschungsgebäude auf dem Campus der Universität Stuttgart

Die Komponenten des solaren Heizsystems sind in Abbildung 2 dargestellt. Kern des Heizsystems ist der Sorptionswärmespeicher, mit dem im Sommer thermische Energie für die Gebäudebeheizung im Winter gespeichert wird. Als Wärmequelle dient ein Vakuum­röhren-Luftkollektor, der auf dem Dach des Gebäudes installiert ist. Die Gebäudebeheizung erfolgt über eine Luftheizung. Mit einem  Wärme­übertrager wird die Wärme des Fortluftstroms zurück­gewonnen.

Eine detailliertere Beschreibung zum Betrieb des solaren Heizsystems und zu Aufbau und Funktionsweise des Sorptionswärmespeichers sind in der Projektbeschreibung zum Projekt SolSpaces zu finden.

KomponentenSolaresHeizsystem

Abbildung 2: Komponenten des solaren Heizsystems

Das Folgeprojekt SolSpaces 2.0 knüpft inhaltlich an die Ergebnisse aus dem ersten SolSpaces Projekt an und hat eine Weiterentwicklung des solaren Heizsystems mit Sorptionswärmespeicher zum Ziel. Nachdem im Projekt SolSpaces das Basiskonzept vollständig umgesetzt wurde und erste Betriebs­erfahrungen vorliegen, sollen nun weitere konzeptionelle und apparative Opti­mierungs­­schritte erfolgen. Neben der dynamischen Erprobung des neu entwickelten solaren Heizsystems über einen längeren Zeitraum, d.h. über mehrere Heiz- und Regenerationsphasen, soll die Technologie durch innovative Elemente weiter optimiert und vereinfacht werden. Ein zu untersuchender Aspekt ist hierbei die Reduzierung der Desorptionstemperatur von derzeit ca. 180 °C auf ca. 130 °C. Durch eine Vortrocknung des Desorptionsluftstroms kann trotz einer niedrigeren Desorptionstemperatur ein gleiches oder besseres Desorptionsergebnis erreicht werden. Durch diese Niedertemperatur­regeneration wird der Einsatz einer breiteren Palette von kostengünstigeren Sonnenkollektoren, insbesondere Flach­kollek­toren, ermöglicht und die Hydraulikkomponenten des Systems vereinfacht. Des Weiteren bietet die Kombination des thermischen Systems mit einer photovoltaischen Anlage hinsichtlich einer kombinierten thermischen und elektrischen Desorption interessante An­sätze, die ebenfalls untersucht werden sollen. Zur Vermeidung der sommerlichen Über­hitzung von Gebäuden mit großflächiger Verglasung werden als aktive Maßnahmen die Weiter­entwicklung des bereits vorhandenen innovativen Heizungs­konzepts mit Sorptions­wärmespeicher hin zu einem sportiven Kühlsystem untersucht und als passive Maßnahmen der Einsatz von schaltbaren Verglasungen erprobt. Um weitere Kosten­senkungspotentiale zu identi­fi­zieren soll der Herstellungsprozess des Speichers aus produktionstechnischer Sicht betrachtet und optimiert werden. Auf dieser Basis werden Umsetzungs­szenarien für die Integration des solaren Heizsystems in verschiedene Gebäudetypen für unter­schiedliche Klimazonen erarbeitet.



Laufzeit

10/2016 – 09/2019

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Ansprechpartner

Dr.-Ing. Henner Kerskes

Dipl.-Ing. Rebecca Weber

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Projektpartner

Firma SchwörerHaus KGSchwörer

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Veröffentlichungen

  • H. Kerskes, S. Bonk, R. Weber, H. Drück. Thermochemische Wärmespeicher für PV-Anlagen – Möglichkeiten zur effizienten Nutzung von Solarstrom für die Wärmeversorgung von Gebäuden, OTTI 32. Symposium Photovoltaische Solarenergie, 2017, Bad Staffelstein
  • R. Weber, S. Asenbeck, H. Kerskes, H. Drück. SolSpaces – Erprobung eines solaren Heizsystems mit Sorptionswärmespeicher, OTTI 2. Fachforum Green Buildings – Innovative Gebäude und Quartiere mit erneuerbaren Energien, 2016, Frankfurt
  • R. Weber, S. Asenbeck, H. Kerskes, R. Jaudas. SolSpaces – Entwicklung und Erprobung einer autarken solaren Wärmeversorgung für energieeffiziente Kompaktgebäude, Abschlussbericht, 2016
  • Wärme bis zum Winter speichern, Projekt SolSpaces, BINE Informationsdienst, Energieforschung für die Praxis, 2016
  • R. Weber, S. Asenbeck, H. Kerskes, H. Drück, SolSpaces – Testing and performance analysis of a segmented sorption store for solar thermal space heating, Energy Procedia 91 (2016) 250–258
  • R. Weber, S. Asenbeck, H. Kerskes, H. Drück. SolSpaces – Konzept und Realisierung eines solaren Heizsystems mit Sorptionswärme­speicher, OTTI Fachforum Energieeffizienzhaus-Plus – Innovative Gebäude mit erneuerbaren Energien, 2015, Hamburg
  • R. Weber, O. Barrena, H. Kerskes, H. Drück. SolSpaces – Entwicklung einer vollständig solaren Wärmeversorgung für energieeffiziente Kompaktgebäude – Erste Ergebnisse, Gleisdorf Solar, Tagungsband zur 11. Internationalen Konferenz für solares Heizen und Kühlen, 2014, Gleisdorf
  • H. Kerskes, R. Weber, O. Barrena, H. Drück. Development of a segmented sorption store within the project SolSpaces, EuroSun, International Conference on Solar Energy and Buildings, 2014, Aix-les-Bains
  • Die Sommerwärme bis zum Winter speichern, Projekt SolSpaces, BINE Informations­dienst, Energieforschung für die Praxis, 2014

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Danksagung

Das Forschungsprojekt „SolSpaces 2.0 – Weiterentwicklung und Optimierung eines solaren Heizsystems mit Sorptionswärmespeicher zur vollständigen Wärmeversorgung von Energieeffizienzhäusern“ wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert und vom Projektträger Jülich (PtJ) unter dem Förderkennzeichen 0325868 betreut. Die Autoren danken für die Unterstützung.

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