Klimatisierung gehört zu den größten Energieverbrauchern in einem Gebäude und arbeitet meist mit Kältemitteln, die alles andere als umweltfreundlich sind. Im Rahmen des TÜBİTAK-Förderprogramms für F&E-Start-ups von KMU (1507) haben wir bei Innorma R&D, dem F&E-Start-up von Solimpeks, einen solarunterstützten indirekten Verdunstungskühler (S-IEC) entwickelt – und im Test erreichte er einen maximalen COP von 8,92 und lieferte 3,12 kW Kälteleistung bei etwa 350 W elektrischer Leistung.
Warum ein indirekter Verdunstungskühler?
Ein indirekter Verdunstungskühler kühlt die Luft, ohne dem Raum zusätzliche Feuchtigkeit zuzuführen – ein echter Vorteil, besonders in feuchten Klimazonen. Während gängige Klimageräte mit chemischen Kältemitteln wie R134a oder R410a arbeiten, die zu Treibhausgasemissionen beitragen, kommt unser System mit schlichtem Wasser und Luft aus – ganz ohne Kältekreis, nicht einmal mit natürlichen Optionen wie R290. Das zweite Versprechen: ein geringerer Energieverbrauch als bei herkömmlichen Systemen.
Wie haben wir die Prototypen entwickelt?
Wir sind von den Grundlagen ausgegangen: Konzeptentwurf, Skizzen und mathematische Modelle – einschließlich psychrometrischer Diagramme, um zu verstehen, wie sich die Befeuchtungskammer verhalten würde. Ansys Designmodeler, Ansys Meshing und Ansys Fluent übernahmen die detaillierten Strömungs- und thermischen Analysen und ermöglichten es uns, verschiedene Konfigurationen virtuell zu erproben. Ein klares Ergebnis: Für unsere Konstruktion bot ein Gegenstromaufbau im Allgemeinen die bessere Wärmeübertragung.
Dann folgte der Bau. Die Untersuchung zweier leicht unterschiedlicher Ansätze führte zu zwei verschiedenen Ausführungen – Prototyp A und Prototyp B –, die jeweils eigene Fertigungsverfahren erforderten. In dieser Phase ging es auch um die Beschaffung der Komponenten, den Aufbau der Befeuchtungskammer und die sorgfältige Festlegung der Fühlerpositionen für genaue Messdaten.
Was haben die Tests gezeigt?
Beide Prototypen durchliefen umfangreiche Tests in einem klimatisierten Raum, der verschiedene Umgebungsbedingungen – auch extreme – nachbildete. Prototyp A zeigte im Allgemeinen eine höhere Effizienz und damit einen höheren COP; Prototyp B überzeugte bei höheren Temperaturen und erzielte größere Temperaturdifferenzen. Beide Ausführungen haben ihre eigenen Stärken – nützlich, um sie dem jeweils besten Einsatzzweck zuzuordnen.
Das zentrale Ergebnis: ein maximaler COP von 8,92, also rund 3,12 kW Kälteleistung bei etwa 350 W elektrischer Leistungsaufnahme.
Kann er vollständig mit Solarstrom laufen?
Ja – genau darum ging es in unserer eingehenden Analyse der PV-Integration, die sowohl Leistung als auch Wirtschaftlichkeit untersuchte. Rund 780 Wp PV-Leistung, kombiniert mit einem MPPT-System (Maximum Power Point Tracking) und einem Wechselrichter, sollten mehr als ausreichen, um den jährlichen Energiebedarf des Kühlers zu decken. Das deutet auf ein hohes Vermarktungspotenzial hin, vor allem bei netzunabhängigen Anwendungen – und es bedeutet, dass das Projekt alle wichtigen Ziele erreicht hat, die wir uns gesetzt hatten.
Für wen ist der S-IEC gedacht?
Die hocheffiziente, solarunterstützte Auslegung eignet sich für Branchen, in denen der Kühlbedarf hoch ist und Energieunabhängigkeit zählt: industrielle Umgebungen wie Fabriken, Werkstätten, die Automobil- und Metallindustrie sowie der Schiffbau; außerdem öffentliche und gewerbliche Räume wie Einkaufszentren, Kinos, Restaurants, Universitäten, Kulturzentren, Gotteshäuser, Krankenhäuser und Wohnhäuser. Besondere Umgebungen – Gewächshäuser, Tierhaltungsbetriebe und Rechenzentren – sind ein wichtiges Anwendungsfeld, in dem eine präzise Klimatisierung mit minimalem Feuchteanstieg und niedrigem Energieverbrauch unverzichtbar ist.
Die strategischen Zielregionen sind Länder mit überwiegend mediterranem Klima, darunter die Türkei und europäische Staaten, sowie die gesamte MENA-Region: hohe Temperaturen und Luftfeuchtigkeit, reichlich Solarenergie, ideal für den PV-gestützten Betrieb, ein nahezu ganzjähriger Kühlbedarf und ein aktiver Wandel hin zu erneuerbaren und sauberen Energietechnologien.
Eine kühlere, grünere Zukunft
Mit dem Abschluss der Tests ist ein großer Schritt nach vorn getan. Bei diesem Projekt geht es nicht nur um einen Kühler; es geht darum, die Grenzen von Energieeffizienz und Umweltverantwortung zu verschieben – mit enormen Energieeinsparungen und hoher Kälteleistung – und das ganz ohne chemische Kältemittel.
