Diplomarbeit Julian Kremeyer

 

Einfluss der Regelung auf die energetische und exergetische Effizienz eines Kältesystems mit nächtlicher Strahlungskühlung

Diplomarbeit Kremeyer Urheberrecht: EBC Übersicht des Simulationsmodells in Dymola

Für den studentischen Wettbewerb Solar Decathlon Europe 2012 hat das Team der RWTH Aachen ein Wohnhaus für zwei Personen entwickelt und gebaut. Teil der Gebäudetechnik im Wettbewerbshaus ist ein Kältesystem, das eine nächtliche Strahlungskühlung anstelle einer Kältemaschine nutzt. Dabei fließt nachts Wasser über die Photovoltaikmodule auf dem Dach und kühlt ab. Die Kälte wird in Tanks gespeichert. Am Tag wird die Kälte aus den Tanks für den Betrieb der Kühldecke und der Luftkühlung im Klimagerät genutzt.

Im Rahmen dieser Arbeit werden drei optimierte Varianten der Regelung des Kältesystems durch eine Simulation im Vergleich zur ursprünglichen Regelung untersucht. Dazu wird im Simulationsprogramm Dymola die Gebäudetechnik und die Gebäudehülle des Wettbewerbshauses abgebildet. Das Simulationsmodell ist mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) verknüpft, auf der das Regelprogramm läuft. Für die Kopplung zwischen Dymola und SPS kommt das Protokoll Modbus zum Einsatz.

Die Auswertung zeigt, dass die Reduzierung des Massenstroms bei der Strahlungskühlung zu verbesserten Leistungszahlen und exergetischen Wirkungsgraden führt. Durch den Einsatz von Drehzahlregelung der Kühldeckenpumpe kann der elektrische Verbrauch erheblich reduziert werden, ohne die Kühlleistung der Kühldecke zu verringern. Die Kühllast prioritär durch Luftkühlung abzuführen und die Kühldecke erst in Betrieb zu nehmen, wenn die Leistung des Kühlregisters nicht mehr ausreicht, erweist sich wegen des geringen Leistungspotentials des Kühlregisters nicht als sinnvoll.