Solares Kühlen hat gegenüber Heizen den Vorteil, dass für die meisten Anwendungen der Zeitpunkt des höchsten Bedarfs gut übereinstimmt mit der Verfügbarkeit von Solarenergie. Sowohl für solarthermisch angetriebene Kühlmaschinen auf Basis von Sorptionsprozessen, als auch für PV angetriebene Kompressionskältemaschinen sind Komponenten auf dem Markt verfügbar. Der Preiszerfall hat das Interesse an PV getriebenen Prozessen in den letzten Jahren stark erhöht und nach unserer Einschätzung wird sich diese Technologie gegenüber solar-thermische Kühlsystemen durchsetzen. In diesem Projekt wurde daher ein Kühlsystem mit 8 kW Leistung in Kombination mit einer PV-Anlage mit 2.56 kWp und thermischen Speichern aufgebaut und zur Kühlung von Laborräumen über Kühldecken eingesetzt. Vergleiche mit Simulationen, welche in Polysun durchgeführt wurden, zeigten im stationären Betrieb eine gute Übereinstimmung. Grössere Abweichungen zwischen Simulation und Messung konnten in den Anfahrphasen der Kältemaschine festgestellt werden. Da diese Phasen bei Verwendung thermischer Speicher relativ kurz sind, dürfte der Einfluss auf die Ergebnisse längerer Zeitperioden gering sein. Mit dem validierten Simulationsmodell wurde die Kälteversorgung eines Standard-Bürogebäudes (Niedrigenergiebau) simuliert. Dabei wurde ein Teil der erforderlichen elektrischen Energie für die Wärmepumpe durch die PV-Anlage direkt, respektive zeitgleich, zur Verfügung gestellt. Zur Reduktion des Bezuges von elektrischer Energie aus dem Stromnetz wurde das Einschalten der Wärmepumpe zur Bereitstellung von Kälte ab einer gewissen PV-Leistung forciert, bis eine bestimmte Temperatur im Kältespeicher unterschritten wurde. Wird der Kühlbedarf gedeckt, dann stellt sich bei den untersuchten Systemen ein hoher Eigenverbrauch bei einem Verhältnis von Kälteleistung zu PV Peak-Leistung von 1:1, einer Speichergrösse von 2 m³ und einer PV-Einschaltschwelle im Bereich von 400 bis 600 W ein.

Résumé

Le refroidissement solaire possède l’avantage par comparaison au chauffage, que pour la plupart des applications, la période de forte demande concorde bien avec la disponibilité de l’énergie solaire. Pour les unités de réfrigération fonctionnant au solaire thermique basées sur des processus de sorption, tout comme pour les unités de réfrigération par compression alimentées avec du PV, il existe aujourd’hui des composants sur le marché. La chute des prix a fortement augmenté l’intérêt pour les processus alimentés par du PV ces dernières années, et selon nos estimations, cette technologie prévaudra sur les systèmes de refroidissement solaire thermique Dans ce projet, un système de refroidissement avec une puissance de 8 kW combiné avec une installation PV de 2.56 kWc avec réservoirs thermiques a été construit et implémenté pour la climatisation de pièces de laboratoires, à l’aide de plafonds rafraîchissants. Des comparaisons, effectuées avec des simulations Polysun, montrent une bonne concordance en régime stationnaire. Des écarts plus élevés ont été observés entre simulations et mesures dans la phase de démarrage de l’unité de réfrigération. Étant donné que ces phases sont relativement courtes lors d’utilisation de réservoirs thermiques, l’impact sur les résultats à long terme est probablement faible. Le modèle de simulation validé, le refroidissement d’un immeuble de bureaux standard (basse consommation) a été simulé. À cet effet, une partie de l’énergie électrique nécessaire pour la pompe à chaleur a été mise directement, respectivement simultanément, à disposition. Pour recourir le moins possible à l’énergie électrique du réseau, la pompe à chaleur a été enclenchée de force, pour fournir une capacité de refroidissement, à partir d’une certaine puissance PV ; jusqu’à ce que la température du réservoir passe en dessous d’un certain seuil. Si la demande de refroidissement est satisfaite, l’autoconsommation est maximale pour un rapport 1 :1 entre la puissance de refroidissement et la puissance crête PV, un réservoir de 2 m³ et un seuil de démarrage entre 400 et 600 W.