Kältespeicher bei Gebäuden

Kältespeicher bei Gebäuden sind Speicher welche die Nutzung von Klima- und Kühlanlagen energetisch, ökonomisch und technisch optimieren. Ziel ist es die zeitliche Differenz zwischen Kälteerzeugung und Kältenutzung durch Speicherung bei Temperaturen zwischen -10 bis 20 °C zu überbrücken.

Es kann zwischen verschiedenen Arten der Speicherung unterschieden werden. Kälte kann als sensible Wärme oder latente Wärme gespeichert werden. Mit dem Begriff der sensiblen Wärme ist eine Energieaufnahme des Speichermediums mit einer Temperänderung verbunden. Bei der latenten Wärme macht man sich die Schmelzenthalpie eines Phasenwechselmaterials zunutze. Weiterhin kann über die Adsorption und Desorption von Wasser Wärme gespeichert werden. Für die Speicherung der Wärme werden Zeolithe genutzt. Zeolite sind aufbereitete Aluminium Silizium Oxide.

Für die Nutzung in Gebäuden stehen verschiedene Arten von Kältespeichern zur Verfügung. Der Einsatz von Speichern hängt von den jeweiligen Randbedingungen ab. Randbedingungen sind beispielsweise das Klima, die Bodenverhältnisse, das Versorgungssystem und die Art des Gebäudes. Generell kann zwischen Langzeitspeichern und Kurzzeitspeichern unterschieden werden.

Kurzzeitspeicher sind kleinere Speicher zur Speicherung im Zeitbereich von Stunden. Als Kurzzeitspeicher werden oft Tank-Speicher in Kombination mit Kältemaschinen eingesetzt. Ziel ist es die die effektive Speicherkapazität des Systems zu erhöhen. Häufig eingesetzte Speichertypen sind Kaltwasserspeicher und Solespeicher. Auch Latentwärmespeicher mit Phasenwechselmaterialien können als Kurzeitspeicher eingesetzt werden. Als Speichermedium werden beispielsweise Paraffine und Salzhydrate eingesetzt. Eine Sonderform der Latentwärmespeicher sind Eisspeicher. Durch das Eis kann über die hohe Schmelzenthalpie mehr Kälte als Wasser gespeichert werden.

Langzeitspeicher speichern Kälte im Winter, um sie im Sommer bereit zu stellen. Diese Art der Speicher wird auch als saisonale Speicher bezeichnet. Für die saisonale Speicherung werden in der Regel große Speicher eingesetzt. Typische Speicher in diesem Anwendungsfeld basieren auf geologischen Strukturen. Speichertypen sind Aquiferspeicher, Erdsondenspeicher und Kavernenspeicher. Für diese Speichertypen ist auch eine kombinierte Nutzung möglich, bei der im Sommer Wärme eingespeichert wird.

In Gebäuden aus Stein oder Beton kann auf eine Passiv-Klimatisierung zugegriffen werden, da diese durch die massiven Bauteile eine große Menge an Energie aufnehmen und somit puffern können. Im modernen Trockenbau wird oft eine leichte Bauweise gewählt Die leite Bauweise bietet eine Flexibilität bei der Raumgestaltung. Für den Trockenbau eignen sich Phasenwechselmaterialien als Speichermedium, da sie an Gebäudeteilen wie zum Beispiel in Wänden, an Fenstern und Türen mikroverkapselt eingebaut werden können. Phasenwechselmaterialien speichern eine große Menge an Energie und glätten Temperaturspitzen.

Englische Übersetzung(en):

cold storage for buildings