Technologie

Unsere Technologie und deren Entwicklung:

Ein Liquid Desiccant Cooling System (L-DCS) wird zur Frischluftentfeuchtung und/oder Frischluftkühlung in der Gebäudeklimatisierung eingesetzt.  Der Kerngedanke dieser Technologie ist der Versuch die Klimatisierung in ihre einzelnen Prozessschritte (Entfeuchtung und Kühlung) zu trennen und diese unabhängig zu bearbeiten. Auf diese Weise eröffnet sich die Möglichkeit einen, oder beide Teilschritte mit neuartigen Technologien zu bearbeiten, die andere Antriebsquellen als elektrischen Strom, wie zum Beispiel Wärme verwenden. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit zur Nutzung von Abwärme, die bisher in der Regel ungenutzt in die Atmosphäre abgegeben wurde, z.B.:

  • Blockheizkraftwerke (BHKW)
  • Fernwärme
  • Solarthermische Anlagen (Flachkollektoren)
  • Erdwärmenutzung
  • Abwärme von Pressluftkompressoren
  • diverse industrielle Prozessabwärme (Stahlproduktion, Lebensmittelindustrie, Chemieindustrie etc.)

Die eigentliche Technologie geht auf erste Entwicklungen aus dem Anfang des 19. Jahrhunderts zurück und basiert auf der direkten Absorption von Wasserdampf an einer hygroskopischen Flüssigkeit, zumeist konzentrierter, wässeriger Lithiumchlorid Lösung (H2O-LiCl).  Dieses Sorbens nimmt Wasser aus der Luft auf und verdünnt sich dabei.  Das aufgenommenen Wasser kann mit Niedertemperaturwärme mit einer Vorlauftemperatur von etwa 55-75°C wieder ausgetrieben werden und steht anschließend dem Entfeuchtungsprozess zur Verfügung.  Dabei wird das Sorbens nicht verbraucht und kann beliebig oft wiederverwendet werden.

Der Grund dafür, das sich diese Technologie bis zum heutigen Tag nicht in der Breite durchsetzten konnte war die hohe Korrosivität des Sorbens, was den Einsatz von konventionellen Materialien (Stahl..) unmöglich machte. Erst in den letzten Jahren wurde es durch neue Kunststoffmaterialien und neue Fertigungsverfahren möglich, Apparate zu konstruieren und zu bauen, die sowohl den technischen, als auch den ökonomischen Herausforderungen der modernen Welt gewachsen sind.

Es steht dabei nicht nur die effiziente Entfeuchtung der Luft im Vordergrund, sondern zunehmend auch ökologische Ansprüche wie:

  • Hohe Energieeffizienz
  • Einbindung in regenerativ betriebene Systeme
  • Einbindung in industrielle Energieeffizienzkonzepte
  • Effizienter Umgang mit Ressourcen auch bei der Fertigung
  • Recyclingfähigkeit

Der innovative Teil der Technologie ist dabei die eigentliche Luftentfeuchtung.  Eine anschließende Kühlung der Luft ist optional und kann durch konventionelle Technik, z.B. adiabatische- oder indirekte Verdunstungskühlung erfolgen.

Gesamtsystem, Einzelkomponenten und ihre Funktion

Bei dem im folgende beschrieben System wird auf eine Kühlung der Zuluft mittels Verdunstungskühlung verzichtet. Diese Konfiguration ist besonders für für den Einsatz in feuchten, tropischen Klimaten geeignet.

Die vollständige Liquid Desiccant Cooling (L-DCS) Konfiguration besteht aus einer Regeneratoreinheit, einem Energiespeicher und dem eigentlichen Lüftungssystem, das für Frischluftentfeuchtung mit Energierückgewinnung aus der Abluft ausgelegt ist.

Das Lüftungssystem besteht aus einem Absorber und einem Wärmetauscher im Zuluftstrang sowie einem indirekten Verdunstungskühler im Abluftstrang.

Vor Eintritt in das Gebäude wird Frischluft aus der Umgebung in dem Absorber nahezu bei Umgebungstemperatur entfeuchtet und anschließend in dem Wärmetauscher nachgekühlt.

Die während des Entfeuchtungs- und Nachkühlprozesses freigesetzte Wärme wird auf den Kühlwasserkreis übertragen und im Verdunstungskühler an die Gebäudeabluft abgegeben.  Der Kühleffekt im Verdunstungskühler wird dabei durch die Verdunstung von Wasser in den Abluftstrom erreicht.  Die Verdunstungskälte wird hierbei in Gegenstromführung auf den Kühlwasserstrom übertragen.  Auf diese Weise wird das Kühlpotential der Gebäudeabluft in thermodynamisch optimaler Weise zurück gewonnen.

Die der Zuluft entzogene Wassermenge wird im Absorber von dem Sorbens aufgenommen.  Dabei wird dem Absorber konzentriertes Sorbens aus dem Speichertank II zugeführt, die sich unter Wasseraufnahme verdünnt.  Anschließend wird sie in diesem verdünnten Zustand in den Speichertank I zurückgeführt.  Solange Tank I Entfeuchtungsenergie in Form von konzentrierter Sole bereit hält, kann der Frischluftstrom kontinuierlich entfeuchtet werden.

Die Kapazität dieses Energiespeichers wird durch Anpassung der Tankgrößen beliebig den Anforderungen angepasst.  Die Entfeuchtungsenergie wird erst bei direktem Kontakt des Sorbens mit Umgebungsluft freigesetzt.  Wird der Tank gegen Umgebungsluft abgeschlossen, ist diese Art der Speicherung absolut verlustfrei.  Entfeuchtungsenergie kann daher über beliebig lange Zeit, sei es über eine Stunde, einen Tag, eine Woche oder selbst saisonal, verlustfrei gespeichert werden. Damit die Sole kontinuierlich wieder verwendet werden kann, muss das während der Absorption aufgenommene, überschüssige Wasser ausgetrieben werden.  Dieser Desorptionsprozess findet im Regenerator statt.

Die Wärmerückgewinnung in der Regeneratorzu- und Abluft vermindert die Wärmeverluste und erhöht dadurch den Wirkungsgrad der Anlage.

Verdünnte Sole wird dem Regenerator kontinuierlich aus dem Speichertank I zugeführt und auf den Austauschflächen des Regenerators zu einem gleichmäßigen dünnen Film verteilt. Dieser Film steht mit Luft in Kontakt und durch das innerhalb der Austauschflächen zirkulierende Heizwasser auf etwa 55°-75°C aufgeheizt.  Durch die Erwärmung verdunstet das überschüssige Wasser aus dem Sorbens in den Luftstrom und wird in die Umgebung abgegeben.  Konzentriertes Sorbens verlässt den Regenerator, wird dem Speichertank II zugeführt und steht damit wieder zur Luftentfeuchtung bereit.

L-DCS Technologie ist es dabei gelungen durch de Entwicklung einer Ultra-Low-Flow Technologie© die zur Entfeuchtung verwendete Sorbensmenge so stark zu reduzieren, das sich durch die Wasseraufnahme eine substantielle Verdünnung des Sorbens ergibt. Die Verdünnung ist ein Maß für die während des Entfeuchtungsprozesses aus der Luft aufgenommene Wassermenge und damit auch ein Maß für die Energie die dabei umgesetzt werden mußte. Je höher die Verdünnung, je mehr Energie kann von einer bestimmten Menge Sorbens umgesetzt werden.

Abhängig von der Anfangsluftfeuchte liegt die erreichbare Verdünnung des Sorbens bei über 10%, was einer Energiespeicherdichte von über 250kWh Entfeuchtungskapaität pro m³ Sorbens entspricht.

Ein weiterer großer Vorteil der Ultra-Low-Flow Technologie ist die Tatsache, das man große Entfeuchtungsleistungen mit einem sehr kleinen Sorbensvolumenströmen erreichen kann. Dadurch läßt sich auch große Entfeuchtungsleistung durch sehr kleine Rohre transportieren. Da das Sorbens seine Entfeuchtungsfähigkeit nur bei Kontakt mit Luft verliert, die Rohrleitungen und Tanks aber luftdicht verschlossen sind, ist sowohl die Speicherung als auch der Transport von Energie auf diesem Weg verlustlos.

Da die Entfeuchtung nicht auf thermische Art und Weise erreicht wird, braucht man diese Rohrleitungen und Tanks nicht zu isolieren und das spart Kosten…