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Title:
METHOD FOR CONVERTING ENERGY IN A THERMAL SYSTEM FOR CONTROLLING THE TEMPERATURE OF A BUILDING, AND APPARATUS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2007/112978
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for converting energy in a thermal system for controlling the temperature of a building, in which method steam is expelled from a solution mixture containing a solvent and an additive dissolved in said solvent in a solar air collector via an evaporation surface, and energy which can be used to control temperature is stored in a storage device which has a reserve of a solution mixture containing a solvent and an additive dissolved in said solvent, wherein in one loading process the storage device is loaded with thermal energy by a liquid heat exchange medium, which is optionally formed from the solution mixture in the storage device, being heated up by means of thermal energy which is emitted from the heated air to the heat exchanger in the channel device, and is loaded with thermochemical energy by the air in the air collector being humidified with portions of solution mixture which is introduced in the air collector and a concentrate of the solution mixture, which is reduced at least by the portions absorbed by the air in the solar air collector, being captured and supplied to the storage device, as a result of which a concentrated solution mixture is formed.

Inventors:
BUCHHOLZ MARTIN (DE)
ZIEGLER FELIX (DE)
Application Number:
PCT/EP2007/002889
Publication Date:
October 11, 2007
Filing Date:
March 30, 2007
Export Citation:
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Assignee:
BUCHHOLZ MARTIN (DE)
ZIEGLER FELIX (DE)
International Classes:
F24F3/14; A01G9/24; F28C3/08
Foreign References:
EP1598314A12005-11-23
US5228303A1993-07-20
EP0965264A11999-12-22
US5249430A1993-10-05
EP0095264A21983-11-30
Attorney, Agent or Firm:
BUCHHOLZ, Martin (Berlin, DE)
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Claims:
Ansprüche

1. Verfahren zur Energieumwandlung in einer thermischen Anlage zum Temperieren eines Gebäudes, insbesondere Temperierungsanlage für ein Gewächshaus, bei dem in einem solaren Luftkollektor über eine Verdunstungsoberfläche Wasserdampf aus einem

Lösungsgemisch mit einem Lösungsmittel und einem hierin gelösten Zusatzstoff ausgetrieben wird und zur Temperierung nutzbare Energie in einer Speichereinrichtung, die einen Vorrat des Lösungsgemisches und wahlweise ein zusätzliches, thermisch aktivierbares Speichermedium aufweist, gespeichert wird, wobei die Speichereinrichtung in einem Beladungsprozeß

- mit thermischer Energie beladen wird, indem:

- die Luft in dem solaren Luftkollektor mittels Sonnenenergie erwärmt wird und

- ein flüssiger Wärmeträger, welcher wahlweise von dem Lösungsgemisch oder dem zusätzlichen Speichermedium in der Speichereinrichtung gebildet wird, von der erwärmten Luft erwärmt wird, und

- mit thermo-chemischer Energie beladen wird, indem:

- die Luft in dem solaren Luftkollektor mit Anteilen aus in dem solaren Luftkollektor eingebrachten Lösungsgemisch befeuchtet wird und ein zumindest um die von der Luft in dem solaren Luftkollektor aufgenommenen Anteile vermindertes Konzentrat des Lösungsgemisches aufgefangen und der

Rückhalteeinrichtung als konzentriertes Lösungsgemisch zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Lösungsgemisch in dem solaren Luftkollektor gemäß wenigstens einer der folgenden Prozesse eingebracht wird: mittels eines Rieselbefeuchters und mittels Besprühen oder Betropfen einer

Absorberfläche.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Luft aus dem solaren Luftkollektor über eine erste öffnung zu einer Kanaleinrichtung mit mindestens einem hierin angeordneten Wärmetauscher geführt wird und nach Abführung von Wärme und Luftfeuchtigkeit über eine zweite öffnung wieder in den Luftkollektor zurückgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass als Wärmetauscher in der Kanaleinrichtung beim Beladungsprozeß ein direkter Luft-

Wärmetauschermedium-Wärmetauscher verwendet wird, bei dem die von der erwärmten Luft abgegebene Wärmeenergie mittels direktem Kontakt zwischen der erwärmten Luft und dem Wärmetauschermedium übertragen wird.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erwärmte Luft und das Wärmetauschermedium in der Kanaleinrichtung in direkten Kontakt gebracht werden, indem das Wärmetauschermedium in die Kanaleinrichtung eingerieselt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß als direkter Luft- Wärmetauschermedium-Wärmetauscher in der Kanaleinrichtung beim Beladungsprozeß ein kaskadierter Luft- Wärmetauschermedium-Wärmetauscher verwendet wird, bei dem das Wärmetauschermedium teilweise in Richtung und teilweise entgegen der Richtung einer Strömung der erwärmten Luft in der Kanaleinrichtung geführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmetauscher in der Kanaleinrichtung beim Beladungsprozeß ein indirekter Wärmetauscher verwendet wird, bei dem die von der erwärmten Luft abgegebene Wärmeenergie an ein nicht mit der erwärmten Luft in Kontakt stehendes Wärmetauschermedium abgegeben wird.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsgemisch in der Speichereinrichtung in geschichteten Zonen vorgehalten wird, in denen Teilmengen des Lösungsgemisches mit unterschiedlichen Konzentrationen des gelösten Zusatzstoffes angeordnet sind und für die eine zugeordnete Entnahmeleitung vorgesehen ist.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft mittels eines natürlichen, aufgrund unterschiedlicher Temperaturzonen gebildeten Luftstroms transportiert wird, welcher wahlweise durch einen mittels einer

Ventilatoreinrichtung erzeugten, künstlichen Luftstrom unterstützt oder durch diesen ersetzt wird.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einem thermischen Entladungsprozeß die thermische Energie von dem

Wärmeträger wenigstens teilweise abgegeben wird, wahlweise unter Nutzung des Wärmetauschers in der Kanaleinrichtung.

10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einem thermo-chemischen Entladungsprozeß die thermo-chemische Energie von dem konzentrierten Lösungsgemisch in der Speichereinrichtung wenigstens teilweise abgegeben wird, indem das konzentrierte Lösungsgemisch mittels einer Verteileinrichtung verteilt wird und unter Ausnutzung frei werdender Verdampfungsenthalpie Luftfeuchtigkeit aufnimmt, wodurch ein erwärmtes und gegenüber dem konzentrierten Lösungsgemisch verdünntes Lösungsgemisch gebildet wird, welches thermisch nutzbare Energie bereitstellt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der thermo-chemische Entladungsprozeß wenigstens teilweise in der Kanaleinrichtung unter Verwendung des hierin angeordneten Wärmetauschers ausgeführt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der thermo- chemische Entladungsprozeß wenigstens teilweise in einer äußeren Absorptionswärmepumpe oder in einer äußeren Lufttrocknungsanlage ausgeführt wird, welcher das konzentrierte Lösungsgemisch zugeführt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das konzentrierte Lösungsgemisch mittels einer Rieseleinrichtung verteilt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das erwärmte und gegenüber dem konzentrierten Lösungsgemisch verdünnte Lösungsgemisch zumindest teilweise der Speichereinrichtung zugeführt wird.

15. Vorrichtung zum Temperieren eines Gebäudes, insbesondere Temperierungsanlage für ein Gewächshaus, mit:

- einer Speichereinrichtung mit einem Vorrat eines Lösungsgemisches, welches ein Lösungsmittel und einen hierin gelösten Zusatzstoff enthält,

- einem solaren Luftkollektor, der konfiguriert ist, in dem solaren Luftkollektor eingebrachte Luft mittels Sonnenenergie zu erwärmen, - einer Befeuchtungseinrichtung, die konfiguriert ist, in dem solaren Luftkollektor eine

Menge des Lösungsgemisches die in dem solaren Luftkollektor eingebrachte Luft

befeuchtend bereitzustellen, und die wahlweise in dem solaren Luftkollektor angeordnet ist,

- einem Wärmetauscher, welcher wahlweise direkt in dem Luftkollektor oder in einer mit dem solaren Luftkollektor verbundenen Kanaleinrichtung angeordnet und konfiguriert ist, um thermische Energie von der erwärmten und befeuchteten Luft aufzunehmen und an einen flüssigen Wärmeträger, welcher wahlweise von dem Lösungsgemisch in der Speichereinrichtung gebildet wird, abzugeben, und

- einer Auffangeinrichtung, die konfiguriert ist, ein nach dem Befeuchten der Luft in dem solaren Luftkollektor verbleibendes Konzentrat des Lösungsgemisches aufzufangen und an die Speichereinrichtung abzugeben.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher gemäß einer Bauart ausgewählt aus der folgenden Gruppe von Bauarten ausgeführt ist: direkter Luft- Wärmetauschermedium- Wärmetauscher bei dem die von der erwärmten Luft abgegebene Wärmeenergie mittels direktem Kontakt zwischen erwärmter

Luft und dem Wärmetauschermedium übertragen wird und indirekter Wärmetauscher.

18. Vorrichtung nach Anspruch 15 bis 17, gekennzeichnet durch ein Lüftungssystem, welches konfiguriert ist, einen natürlichen Luftstrom zum Transportieren der Luft durch die gleichzeitigen Erwärmung und Abkühlung unterschiedlicher Zonen in dem System zu erzeugen.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung mit einer äußeren Absorptionswärmepumpe oder einer äußeren Lufttrocknungsanlage verbunden ist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Befeuchtungseinrichtung einen Rieselbefeuchter aufweist.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Befeuchtungseinrichtung oberhalb eines Pflanzenbereiches in einem Gewächshaus angeordnet ist.

Description:

Verfahren zur Energieumwandlung in einer thermischen Anlage zum Temperieren eines Gebäudes und Vorrichtung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Energieumwandlung in einer thermischen Anlage zum Temperieren eines Gebäudes, insbesondere Temperierungsanlage für ein Gewächshaus, und eine Vorrichtung zum Temperieren eines Gebäudes.

Hintergrund der Erfindung

Der Energieverbrauch von Gebäuden trägt mit über 40% eine Hauptlast beim weltweiten Energieverbrauch. Der größte Anteil entfällt hierbei auf die Gebäudeheizung und — kühlung zum Temperieren des Gebäudes. Vor diesem Hintergrund sind neue Technologien, welche die Markteinführung regenerativer Energieversorgung ermöglichen, von besonderer Bedeutung.

Während solarthermische Anwendungen zur direkten Erwärmung von Wasser für die Brauchwassererwärmung oder die unterstützende Gebäudeheizung mit Kurzzeitwärmespeichern am Markt inzwischen gut etabliert sind, sind solare Anwendungen der saisonalen Wärmespeicherung und der Raumkühlung mangels Wettbewerbsfähigkeit noch weit von einer realen Markteinführung entfernt.

Als Alternative zur reinen Speicherung sensibler Wärme in Wasserspeichern wurden unterschiedliche Varianten von Latentwärmespeichern und thermochemischen Speichern vorgeschlagen. Wesentliche Nachteile hierbei sind relativ hohe Kosten der Speichermedien, die für eine saisonale Speicherung in sehr großen Mengen benötigt werden. Thermo- chemische Speicher, beispielsweise Absorptionssysteme, erlauben eine erhebliche Verkleinerung der Speichervolumina, da der Anteil latent gespeicherter Energie sehr hoch ist.

Bei Absorptionswärmepumpen zur solarthermischen Saisonspeicherung und für die solare Kühlung wird Wärmeenergie bei einer Temperatur von typischerweise etwa 80° C, was von den Rahmenbedingungen abhängig ist, für die Regeneration des Arbeitsmittels benötigt. Hierfür wiederum werden relativ kostenintensive Hochleistungssolarkollektoren benötigt.

Weiterhin verursachen die Komponenten einer konventionellen Absorptionswärmepumpe wie

Absorber, Regenerator, Verdampfer und Kondensator zusätzliche Kosten, die gegen die erzielbaren Kosteneinsparungen bei der verringerten Speichergröße gegengerechnet werden

BESTäT1GUNGSKOPIE

müssen. Offene Absorptionsprozesse sind weit verbreitet bei der Trocknung von Raumluft, zum Beispiel in Museen.

Auch die Regeneration von Arbeitsmitteln in sogenannten „Desiccant Cooling" Systemen über offene Verdunstungsflächen wurde im Ansatz untersucht, beispielsweise durch die einfache überströmung einer Dachfläche. Dieser Ansatz hat aber den Nachteil, daß die in geschlossenen oder teilgeschlossenen Systemen verwertbare Verdunstungswärme, die über

Kondensations- bzw. Absorptionsvorgänge nutzbar gemacht wird, hier grundsätzlich an die

Umgebung verloren geht, mit dem Nachteil der niedrigeren energetischen Effizienz und hoher Wasserverluste. Zudem gibt es Beeinträchtigungen durch Regenfälle und Staubeintrag aus der

Umgebung in einem völlig offenen System.

Aus dem Dokument EP 0 965 264 Al sind eine Anlage und ein Verfahren zum überfuhren und Nutzen von Wärme und / oder Wasserdampf aus Gewächshäusern und Solid-State- Fermentationsanlagen bekannt. Bei der bekannten Anlage wird Luft aus dem Gewächshaus in einen Solarkamin geführt, wo die Luft erwärmt wird. Anschließend gelangt die erwärmte Luft durch einen Luftbefeuchter, um anschließend in einen Schacht eingeführt zu werden, in welchem die erwärmte und befeuchtete Luft einen Wärmetauscher überstreicht. Hierbei wird die in dem Schacht eingebrachte Luft abgekühlt und kondensiert. Der Wärmetauscher ist mit einem thermischen Speicher verbunden, den die in dem Wärmetauscher aufgenommene thermische Wärmeenergie zugeführt wird. In die bekannte Anlage ist weiterhin eine geschlossene Absorptionswärmepumpe zum solaren Heizen und Kühlen und zum chemischen Speichern integriert. Ergänzende Solarkollektoren werden genutzt, um ein Lösungsmittel aus einem Lösungsgemisch in einem Austreiber auszutreiben, so daß ein konzentriertes Lösungsgemisch gebildet wird, welches dann in einen von dem Speicher separierten, weiteren Speicher zurückgeführt wird. Auf diese Weise wird in dem weiteren Speicher ein konzentriertes Lösungsgemisch bereitgestellt.

Zusammenfassung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Energieumwandlung in einer thermischen Anlage zum Temperieren eines Gebäudes und eine verbesserte Vorrichtung zum Temperieren eines Gebäudes anzugeben, bei denen eine effiziente Energiespeicherung und Energienutzung mit vereinfachten Mitteln erreicht ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Energieumwandlung in einer thermischen Anlage zum Temperieren eines Gebäudes nach dem unabhängigen Anspruch 1 und eine Vorrichtung zum Temperieren eines Gebäudes nach dem unabhängigen Anspruch 15 gelöst.

Nach einem Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Energieumwandlung in einer thermischen Anlage zum Temperieren eines Gebäudes geschaffen, insbesondere Temperierungsanlage für ein Gewächshaus, bei dem in einem solaren Luftkollektor über eine Verdunstungsoberfläche Wasserdampf aus einem Lösungsgemisch mit einem Lösungsmittel und einem hierin gelösten Zusatzstoff ausgetrieben wird und zur Temperierung nutzbare Energie in einer Speichereinrichtung, die einen Vorrat des Lösungsgemisches und wahlweise ein zusätzliches, thermisch aktivierbares Speichermedium aufweist, gespeichert wird, wobei die Speichereinrichtung in einem Beladungsprozess mit thermischer Energie beladen wird, indem: die Luft in dem solaren Luftkollektor mittels Sonnenenergie erwärmt wird und ein flüssiger Wärmeträger, welcher wahlweise von dem Lösungsgemisch oder dem zusätzlichen Speichermedium in der Speichereinrichtung gebildet wird, mittels von der erwärmten Luft erwärmt wird, und mit thermo-chemischer Energie beladen wird, indem: die Luft in dem solaren Luftkollektor mit Anteilen aus in dem solaren Luftkollektor eingebrachten Lösungsgemisch befeuchtet wird und ein zumindest um die von der Luft in dem solaren Luftkollektor aufgenommenen Anteile vermindertes Konzentrat des Lösungsgemisches aufgefangen und der Speichereinrichtung zugeführt wird, wodurch in der Speichereinrichtung ein konzentriertes Lösungsgemisch gebildet wird.

Nach einem anderen Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Temperieren eines Gebäudes, insbesondere Temperierungsanlage für ein Gewächshaus, mit den folgenden Merkmalen geschaffen:

- einer Speichereinrichtung mit einem Vorrat eines Lösungsgemisches, welches ein Lösungsmittel und einen hierin gelösten Zusatzstoff enthält,

- einem solaren Luftkollektor, der konfiguriert ist, in dem solaren Luftkollektor eingebrachte Luft mittels Sonnenenergie zu erwärmen,

- einer Befeuchtungseinrichtung, die konfiguriert ist, in dem solaren Luftkollektor eine Menge des Lösungsgemisches die in dem solaren Luftkollektor eingebrachte Luft befeuchtend bereitzustellen, und die wahlweise in dem solaren Luftkollektor angeordnet ist, - einem Wärmetauscher, welcher wahlweise direkt in dem Luftkollektor oder in einer mit dem solaren Luftkollektor verbundenen Kanaleinrichtung angeordnet und

konfiguriert ist, um thermische Energie von der erwärmten und befeuchteten Luft aufzunehmen und an einen flüssigen Wärmeträger, welcher wahlweise von dem Lösungsgemisch in der Speichereinrichtung gebildet wird, abzugeben, und - einer Auffangeinrichtung, die konfiguriert ist, ein nach dem Befeuchten der Luft in dem solaren Luftkollektor verbleibendes Konzentrat des Lösungsgemisches aufzufangen und an die Speichereinrichtung abzugeben.

In dem solaren Luftkollektor wird mit Hilfe der Sonnenenergie Luft erwärmt und befeuchtet und gleichzeitig das Lösungsgemisch erhitzt und aufkonzentriert, indem das Lösungsmittel, welches bevorzugt eine wasserbasierte Flüssigkeit oder reines Wasser ist, aus dem eingebrachten Lösungsgemisch ausgetrieben und dann über das Volumen des Luftkollektors abgeführt wird. Die im Stand der Technik sowohl apparativ als auch funktionell getrennt ausgeführten Verfahrensschritte der solaren Erzeugung von Prozesswärme und der Erhitzung und Aufkonzentrierung des Lösungsgemisches in der Beladungsphase sowie der Verfahrensschritt der Verdunstung des Lösungsmittels in der Entladungsphase kann direkt in einem Anlagenteil, dem solaren Luftkollektor realisiert werden, wodurch die thermische Anlage insgesamt vereinfacht und hierdurch kostengünstiger herstellbar ist.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Lösungsgemisch in dem solaren Luftkollektor mittels eines Rieselbefeuchters eingebracht wird.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Luft aus dem solaren Luftkollektor zu einer Kanaleinrichtung mit einem hierin angeordneten Wärmetauscher geführt wird und nach Abführung von Wärme und Luftfeuchtigkeit wieder in den Luftkollektor zurückgeführt wird. Auch dieses Anlagenteil ermöglicht die Reduzierung der Komplexität bisheriger Absorptionssysteme, indem der Wärmetauscher während der Beladungsphase zur Kondensation der Luftfeuchtigkeit und zur thermischen Nutzung des solaren Energieertrags aus dem Luftkollektor eingesetzt wird, während in der Entladungsphase der thermische Ertrag aus dem Luftkollektor durch Berieselung der Wärmetauscheroberfläche mit dem konzentrierten Lösungsgemisch und Absorption der aus dem befeuchteten Luftkollektor zuströmenden Luftfeuchtigkeit in das konzentrierte Lösungsgemisch abgeführt wird. Ein herkömmliches solares Absorptionswärmepumpensystem, bestehend aus einem Solarkollektor, einem Kocher, einem Kondensator, einem Verdunster und einem Absorber wird also insgesamt ersetzt durch einen befeuchtbaren solaren Luftkollektor und einen befeuchtbaren Wärmetauscher.

Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß als Wärmetauscher in der Kanaleinrichtung beim Beladungsprozeß ein direkter Luft- Wärmetauschermedium-Wärmetauscher verwendet wird, bei dem die von der erwärmten Luft abgegebene Wärmeenergie mittels direktem Kontakt zwischen der erwärmten Luft und der Wärmetauschermedium abgegeben wird. Das Wärmetauschermedium, bei dem es sich bevorzugt um Wasser handelt, kann bei dieser Ausführung mittels eines Rieselbefeuchters von oben in die wahlweise als Schacht oder Kamin ausgeführte Kanaleinrichtung eingebracht werden, so daß sich ein Strom von oben nach unten ergibt. Die aus dem solaren Luftkollektor einströmende Luft, welche erwärmt und befeuchtet ist, kommt dann in direkten Kontakt mit dem Wärmetauschermedium, so daß die Kondensationsabwärme direkt auf das Wärmetauschermedium übertragen wird. Ein in das Wärmetauschermedium kondensierter, zuvor ausgetriebener Wasseranteil aus dem Lösungsmittel kann dann aufgefangen und abgeführt werden.

Eine vorteilhafte Ausfuhrungsform der Erfindung sieht vor, daß die erwärmte Luft und das Wärmetauschermedium in dem Schacht in direkten Kontakt gebracht werden, indem das Wärmetauschermedium in die Kanaleinrichtung eingerieselt wird.

Bevorzugt sieht eine Fortbildung der Erfindung vor, daß als direkter Luft-Wärmetauscherme- dium-Wärmetauscher in der Kanaleinrichtung beim Beladungsprozeß ein kaskadierter direkter Luft-Wärmetauschermedium-Wärmetauscher verwendet wird, bei dem das

Wärmetauschermedium teilweise in Richtung und teilweise entgegen der Richtung einer

Strömung der erwärmten Luft in der Kanaleinrichtung geführt wird. Ein kaskadierter direkter

Luft-Wärmetauschermedium-Wärmetauscher kann mit wenigstens zwei übereinander angeordneten Teilbereichen ausgeführt sein, wobei das Wärmetauschermedium zunächst aufgrund der Schwerkraft im unteren Teilbereich von oben nach unten strömt, um dann mittels einer Pumpe von unten nach oben gehoben und anschließend über einem darüber liegenden Teilbereich verrieselt wird. Dieses Anheben des Wärmetauschermediums kann kaskadenweise oder teilbereichsweise ausgeführt werden. Mittels Anheben des Wärmetauschermediums strömt dieses in Gegenrichtung zu der nach unten strömenden, erwärmten und befeuchteten Luft.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß als

Wärmetauscher in der Kanaleinrichtung beim Beladungsprozeß ein indirekter Wärmetauscher verwendet wird, bei dem die von der erwärmten Luft abgegebene Wärmeenergie an ein nicht mit der erwärmten Luft in Kontakt stehendes Wärmetauschermedium abgegeben wird. Bei

einem indirekten Wärmetauscher fließt das Wärmetauschermedium in einem von der erwärmten Luft getrennten Kreislauf, so daß kein Kontakt zwischen der erwärmten Luft und dem Wärmetauschermedium stattfindet. Die Wärmeenergie wird von der erwärmten Luft üblicherweise über Trennwände, die bevorzugt als Metallflächen gebildet sind, an das Wärmetauschermedium übertragen.

Eine Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, daß das Lösungsgemisch in der Speichereinrichtung in geschichteten Schichtbereichen vorgehalten wird, in denen Teilmengen des Lösungsgemisches mit unterschiedlichen Konzentrationen des gelösten Zusatzstoffes angeordnet sind und für die eine zugeordnete Entnahmeleitung vorgesehen ist. Die Schichtung in der Speichereinrichtung kann sich hierbei aufgrund der unterschiedlichen Konzentrationen des gelösten Zusatzstoffes einstellen. Das höher konzentrierte Lösungsgemisch befindet sich eher im unteren Bereich der Speichereinrichtung, wohingegen weniger konzentriertes Lösungsgemisch sich im oberen Bereich der Speichereinrichtung anreichert. Die Schichtung ermöglicht es, über den geschichteten Schichtbereichen zugeordnete Zu- und Abflüsse im Be- oder Entladungsprozeß gezielt auf Teilmengen des Lösungsgemisches mit verschiedenen Konzentrationen zuzugreifen. So kann beispielsweise bei dem thermo-chemischen Entladungsprozeß bevorzugt auf die höher konzentrierten Teilmengen des Lösungsgemisches zugegriffen werden. In ähnlicher Weise können weniger konzentrierte Teilmengen des Lösungsgemisches dann in einem bestimmten Schichtbereich der Speichereinrichtung wieder eingebracht werden.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Luft mittels eines natürlichen ^ aufgrund unterschiedlicher Temperaturzonen gebildeten Luftstroms transportiert wird, welcher wahlweise durch einen mittels einer Ventilatoreinrichtung erzeugten, künstlichen Luftstrom unterstützt oder durch diesen ersetzt wird. Ein natürlicher Luftstrom wird mittels einer im solaren Luftkollektor aufgrund von Erwärmung der Luft eintretenden Aufwärtsbewegung in Kombination mit einer in der Kanaleinrichtung erfolgten Abkühlung der Luft und hier entstehender Abtriebsbewegung eingestellt. Auf diese Weise erfolgt der Luftaustausch in den Elementen der thermischen Anlage, ohne daß es hierfür mechanischen Aufwandes bedarf. Aber auch der Einsatz einer Ventilatoreinrichtung zum Erzeugen eines künstlichen oder mechanischen Luftstroms kann ergänzend oder alternativ vorgesehen sein.

Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß in einem thermischen Entladungsprozeß die thermische Energie von dem flüssigen Wärmeträger wenigstens teilweise abgegeben wird, wahlweise unter Nutzung des Wärmetauschers in der

Kanaleinrichtung. In dem thermischen Entladungsprozeß wird die in der Speichereinrichtung im Beladungsprozeß auf den flüssigen Wärmeträger übertragene, thermische Energie wenigstens teilweise abgegeben, um die thermische Energie für einen Heiz- oder Kühlprozeß zu nutzen. Dieses kann wahlweise unter Nutzung des Wärmetauscher in der Kanaleinrichtung oder alternativ oder ergänzend mit Hilfe anderer Wärmetauscher erfolgen. Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß als flüssiger Wärmeträger das Lösungsgemisch verwendet wird. Auf diese Weise muß zur Energiespeicherung insgesamt nur ein Speicher bereitgestellt werden, da die Masse des thermo-chemischen Speichers zusätzlich thermisch aktiviert wird. Hierfür wird ein im Speicher angeordneter Wärmetauscher genutzt, um während der Beladungsphase den flüssigen Wärmeträger abzukühlen und das Lösungsgemisch zu erwärmen, ohne das Lösungsgemisch unnötig zu verdünnen.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß in einem thermo-chemischen Entladungsprozeß die thermo-chemische Energie von dem konzentrierten Lösungsgemisch in der Speichereinrichtung wenigstens teilweise abgegeben wird, indem das konzentrierte Lösungsgemisch mittels einer Verteileinrichtung verteilt wird und unter Ausnutzung frei werdender Verdampfungsenthalpie Luftfeuchtigkeit aufnimmt, wodurch ein erwärmtes und gegenüber dem konzentrierten Lösungsgemisch verdünntes Lösungsgemisch gebildet wird, welches thermisch nutzbare Energie bereitstellt. Die Feuchte kann bevorzugt mittels befeuchteter Luft bereitgestellt werden, die ihrerseits in dem solaren Luftkollektor erzeugt wird, wobei die Feuchtigkeit dort nicht aus dem Lösungsgemisch zur Verfügung gestellt wird. Vielmehr wird das Lösungsmittel, also beispielsweise Wasser, bereitgestellt. Auch kann anderswo erzeugte feuchte Luft genutzt werden. Bei dem thermo-chemischen Entladungsprozeß wird die im Beladungsprozeß mittels Aufkonzentration des Lösungsgemisches gespeicherte thermo-chemische Energie wenigstens teilweise wieder abgegeben. Das hierbei erzeugte, erwärmte und verdünnte Lösungsgemisch kann der Speichereinrichtung wieder zugeführt werden oder alternativ oder ergänzend auch in anderer Art und Weise zum Heizen oder Kühlen verwendet werden, indem die thermisch nutzbare Energie abgegriffen wird. Bei der thermo-chemischen Entladung unter Verwendung eines thermisch aktivierten Konzentratspeichers wird ein weiterer Wärmetauscher im Speicher genutzt, um die bei der Aufnahme von Feuchtigkeit in das Lösungskonzentrat frei werdende Wärme auf eine größere Speichermasse zu verteilen.

Bevorzugt sieht eine Fortbildung der Erfindung vor, daß der thermo-chemische Entladungsprozeß wenigstens teilweise in der Kanaleinrichtung unter Verwendung des hierin angeordneten Wärmetauschers ausgeführt wird. Diese Ausführungsform hat gegenüber dem

Stand der Technik insbesondere den Vorteil, daß die Entladung der thermo-chemischen Energie nicht zwingend über weitere Anlagenkomponenten in Form von Absorber- und Verdunstereinheiten erfolgt. Vielmehr kann zur Erzeugung von Wasserdampf zeitlich versetzt wiederum der im solaren Luftkollektor angeordnete Rieselkörper und zur anschließenden Absorption des Wasserdampfes wiederum die in der Kanaleinrichtung angeordneten Wärmetauscheroberflächen verwendet werden.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der thermo- chemische Entladungsprozeß wenigstens teilweise in einer äußeren Absorptionswärmepumpe oder einer äußeren Anlage zur Luftentfeuchtung ausgeführt wird, welcher das konzentrierte Lösungsgemisch zugeführt wird. Bei der äußeren Absorptionswärmepumpe handelt es sich beispielsweise um eine konventionelle, evakuierte Einheit mit Verdunster und Absorber. Das konzentrierte Lösungsgemisch kann zum Beispiel über ein Leitungssystem der äußeren Absorptionswärmepumpe zugeführt werden. In vergleichbarer Weise kann dann ein in der äußeren Absorptionswärmepumpe erzeugtes, verdünntes Lösungsgemisch zur Regeneration oder Eindickung wieder an die Speichereinrichtung oder direkt in den solaren Luftkollektor zurückgeführt werden.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß das konzentrierte Lösungsgemisch mittels einer Rieseleinrichtung verteilt wird.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß das erwärmte und gegenüber dem konzentrierten Lösungsgemisch verdünnte Lösungsgemisch zumindest teilweise der Speichereinrichtung zugeführt wird.

Nachfolgend werden vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung zum Temperieren eines Gebäudes näher erläutert.

Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der Wärmetauscher gemäß einer Bauart ausgewählt aus der folgenden Gruppe von Bauarten ausgeführt ist: direkter Luft-Wärmetauschermedium-Wärmetauscher bei dem die von der erwärmten Luft abgegebene Wärmeenergie mittels direktem Kontakt zwischen der erwärmten Luft und dem Wärmetauschermedium übertragen wird und indirekter Wärmetauscher.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß ein Lüftungssystem verwendet wird, welches konfiguriert ist, einen natürlichen Luftstrom zum Transportieren der

Luft aufgrund der gleichzeitigen Erwärmung und Abkühlung unterschiedlicher Zonen in dem System zu erzeugen.

Bevorzugt sieht eine Fortbildung der Erfindung vor, daß die Speichereinrichtung mit einer äußeren Absorptionswärmepumpe verbunden ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Befeuchtungseinrichtung einen Rieselbefeuchter aufweist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Befeuchtungseinrichtung oberhalb eines Pflanzenbereiches in einem Gewächshaus angeordnet ist. Die Befeuchtungseinrichtung kann höhenverstellbar oberhalb des Pflanzenbereiches in dem Gewächshaus gebildet sein. In einer Ausführung wird hierfür ein Seilzug genutzt, um die Befeuchtungseinrichtung, bei der es sich beispielsweise um einen Rieselbefeuchter handelt, auf die Höhenebene der Pflanzen herabzulassen oder von diesen wieder zu entfernen.

Das beschriebene Verfahren und die erläuterte Vorrichtung können bevorzugt zur Klimatisierung oder Temperierung eines Gewächshauses verwendet werden indem das Gewächshaus direkt als Luftkollektor eingesetzt wird. In einer Ausführung ist dann das Gewächshaus über eine auf Bodenebene angeordnete und verschließbar ausgeführte öffnung mit einem Ausgang der Kanaleinrichtung und über eine in einer Dachebene angeordnete und verschließbar ausgeführte öffnung mit einem Ausgang des solaren Luftkollektors verbunden. In einer möglichen Ausführungsform umfaßt die Befeuchtungseinrichtung eine teilweise lichtdurchlässige, verschiebbar oder ausrollbar ausgeführte Beschattungsvorrichtung im Dachbereich des Gewächshauses. Pflanzen können in dem Gewächshaus durch ihre Verdunstungsaktivität zusätzliche Mengen an Wasserdampf erzeugen, welcher bei dem thermo-chemischen Entladungsprozeß von dem verteilten, konzentrierten Lösungsgemisch unter Ausnutzung der frei werdenden Verdampfungsenthalpie zum Erzeugen zusätzlicher thermischer Energie genutzt werden kann.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß das Gewächshaus während des thermo-chemischen Beladungszyklus geöffnet wird. Die über Rieselbefeuchter in der Dachebene aus dem Lösungsgemisch ausgetriebene Luftfeuchtigkeit wird nach Außen an die Umgebung abgegeben bei Verzicht auf Nutzung der thermischen Energie und zurückgewinnbarem Wasser. Während der Entladungsphase kann das Gewächshaus geschlossen werden und der Rieselbefeuchter wird direkt als Wärmetauscher

eingesetzt in dem es mit dem Lösungskonzentrat berieselt wird bei Aufnahme von Luftfeuchtigkeit und Erwärmung der Gewächshausluft bzw. Erwärmung der dann verdünnten Lösung und Rückhaltung der verdünnten Lösung in der Speichervorrichtung für spätere Heizzwecke.

Die beschriebenen Prozesse, nämlich der Beladungsprozeß, der thermische Entladungsprozeß sowie der thermo-chemische Entladungsprozeß können nicht nur zeitlich sondern auch räumlich getrennt voneinander ausgeführt werden. Hierbei kann vorgesehen sein, die thermische Anlage nur für den Beladungsprozeß, insbesondere für das Austreiben des Lösungsmittels aus dem Lösungsgemisch und für das Speichern der thermo-chemischen Energie in der Speichereinrichtung zu nutzen. Für den Absorptionsprozeß, das heißt den thermo-chemischen Ladungsprozeß werden dann ein äußerer Verdampfer unter Nutzung äußerer, weiterer solarer Luftkollektoren oder auch anderer Wärmequellen verwendet, zum Beispiel einer Kompostanlage, ein Erdwärmesonde oder dergleichen zum Verdunsten des Lösungsmittels. Das konzentrierte Lösungsgemisch wird als Speichermedium behandelt und kann mittels Fahrzeug oder Rohrleitungssystem an weiter entfernte Orte transportiert werden In ähnlicher Weise kann dann das nach dem thermo-chemischen Entladungsprozeß verbleibende, verdünnte Lösungsgemisch zu der Anlage zurücktransportiert werden.

Ein wasserbasiertes Lösungsgemisch mit beispielsweise 40%iger Konzentration des gelösten Zusatzstoffes, bei dem es sich in funktioneller Hinsicht um ein Absorptionsmittel handelt, welches in dem System auf 20 % verdünnbar ist, enthält pro Liter (mit 1000 g Wasser und 666 g gelöstem Zusatzstoff) dann rund 1 kWh Energie. Dies entspricht der Verdampfungsenthalpie von 1,66 Liter Wasser, welches der absorbierbaren Wassermenge bis zum Erreichen der maximal möglichen Verdünnung auf eine 20%ige Lösung (2666 g Wasser und gleichbleibenden 666g des gelösten Zusatzstoffes) entspricht. Dies entspricht etwa der zwanzigfachen Energiemenge bezogen auf die rein thermische Speicherkapazität von Wasser bei einer Erwärmung von 30 0 C auf 80 0 C und entspricht dem Energiegehalt von rund 55 Gramm Rohöl.

Beschreibung bevorzugter Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung

Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausfuhrungsbeispielen unter

Bezugnahme auf Figuren einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer thermischen Anlage für ein Gebäude, insbesondere ein Gewächshaus, zur Erläuterung eines Beladungsprozesses,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der thermische Anlage für ein Gebäude nach Fig. 1 zur Erläuterung eines Entladungsprozesses, Fig. 3 eine schematische Darstellung der thermischen Anlage für ein Gebäude nach Fig. 1 zur Erläuterung eines Entladungsprozesses, bei dem das Gebäude beheizt wird; Fig. 4 eine schematische Darstellung einer thermischen Anlage für ein Gebäude, insbesondere ein Gewächshaus, in einer Ausführungsform mit einem externen

Verdunster und einem externen Absorber; und Fig. 5 eine schematische Darstellung der thermischen Anlage für ein Gebäude nach Fig. 1, bei der Luftfeuchtigkeit aus Umgebungsluft oder einem Gewächshaus oder aus beiden für eine Wassergewinnung absorbiert wird.

Fig. 6. eine schematische Darstellung einer thermischen Anlage für ein Gebäude, insbesondere ein Gewächshaus, in einer Ausführungsform mit einem geschlossenen

Luftkollektor und einer Vorrichtung zur Kühlung eines Gewächshauses über die

Außenfläche. Fig. 7. eine schematische Darstellung einer thermischen Anlage für ein Gebäude, insbesondere ein Gewächshaus, in einer Ausführungsform mit offener Lüftung während der Beladungsphase und Nutzung des Rieselbefeuchters als Wärmetauscher während der Entladungsphase.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 8 anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Für gleiche Merkmale werden in den Fig. 1 bis 8 gleiche Bezugszeichen verwendet.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer thermischen Anlage für ein Gebäude, insbesondere ein Gewächshaus, zur Erläuterung eines Beladungsprozesses.

Während eines Beladungsprozesses, der beispielsweise während der Sommermonate stattfindet, wird ein solarer Luftkollektor 3 benutzt, um ein Lösungsgemisch L mittels solarer Einstrahlung zu erhitzen, indem das Lösungsgemisch L auf einem Rieselbefeuchter 4 als Flüssigkeitsfilm über eine Einstrahlfläche verteilt wird. Hierbei laufen zwei energetische Prozesse parallel ab.

Zunächst wird das Lösungsgemisch L erwärmt, Wasser verdunstet aus dem Lösungsgemisch

L, und die Konzentration von Inhaltsstoffen S in dem Lösungsgemisch L wird erhöht. Die in Abhängigkeit von einer Luftsättigung und einer erzielbaren Temperatur erreichbare, maximale Konzentration des Lösungsgemisches LK wird in einer bestimmten Aufenthaltszeit

des Lösungsgemisches L in dem solaren Luftkollektor mittels eines ein- oder mehrfachen überströmen des geneigten oder auch senkrecht angeordneten Rieselbefeuchters 4 erreicht. Das konzentrierte Lösungsgemisch LK wird dann in einer einen Konzentratspeicher 5 umfassenden Speichereinrichtung eingelagert.

Weiterhin wird der Feuchtigkeitsfilm in dem solaren Luftkollektor 3 durch die Solarstrahlung erhitzt. Hierdurch wird auch Luft über dem Feuchtigkeitsfilm erhitzt und befeuchtet. Mittels eines Umluftsystems wird die erhitzte und befeuchtete Luft nun über eine Oberfläche eines in einem Luftkanal 1 außerhalb des solaren Luftkollektors 3 angeordneten Wärmetauschers 2 geführt. Hierbei wird Energie durch sensible und latente Wärmeanteile der erwärmten und befeuchteten Luft transportiert. Mittels überfuhrung der Wärme an ein kälteres Medium in dem Wärmetauscher 2 wird bei Unterschreitung des Taupunktes auch die latente Wärme der Luftfeuchtigkeit durch Kondensation wieder in fühlbare Wärme umgewandelt und kann so ebenfalls nutzbar gemacht werden, indem die erwärmte Flüssigkeit dem Konzentratspeicher 5 zugeführt wird.

Ein in dem Konzentratspeicher 5 angeordneter weiterer Wärmetauscher 6 ermöglicht die Verwendung von Wasser als Kühlmittel in dem Luftkanal 1 und die übertragung von Wärme / Kälte an das Lösungsgemisch L. Die Luftfeuchtigkeit im Luftkanal 1 kondensiert hierbei und kann als Wassergewinn W über eine überlaufvorrichtung 12 abgeführt werden. Die hierbei gekühlte und entfeuchtete Luft wird über einen Verbindungsschacht wieder in den solaren Luftkollektor 3 zurückgeführt, wo erneut Wärme und Feuchtigkeit aufgenommen werden kann.

Um die Taupunkttemperatur der Luft zu unterschreiten und die Luft im geschlossenen System konstant zu entfeuchten, muß ein Kühlmedium bereitgestellt werden. Dieses wird aus einem Wärme-/Kältespeicher 8 bereitgestellt, welcher zusammen mit dem Konzentratspeicher 5 in der Speichereinrichtung gebildet ist.

Bei zunehmender Erwärmung der Speichereinrichtung wird die benötigte Taupunkttemperatur zur Luftentfeuchtung ab einem bestimmten Punkt überschritten. In diesem Fall kann ein Teil des Speichervolumens über den Wärmetauscher 2 in den Nachtstunden gezielt abgekühlt werden und als Kältevorrat erneut in den Wärme-/Kältespeicher 8 eingelagert werden.

Während des Beladungsprozesses dient ein Teil der Speichermasse beispielsweise als Puffer- Wärmespeicher für eine erste Heizperiode im beginnenden Winter oder für die Beheizung in

einem Gewächshaus 9 über Nacht. Ein zweites Teilvolumen dient als Kältespeicher, nämlich zur Bevorratung von Kälte aus einer saisonalen Entladungsphase oder regelmäßiger nächtlicher Abkühlung, zum Erzwingen des Kondensationsvorganges.

Mittels Unterteilung des Wärmetauschers 2 in kaskadenartige Teilbereiche (nicht dargestellt) kann bei Verrieselung der Flüssigkeit von oben nach unten ein Gegenstrom zu der beim Beladungsprozeß ebenfalls von oben nach unten strömenden Luft erzeugt werden. Hierdurch wird eine effektivere Erwärmung der Flüssigkeitsseite erreicht. Dieses kann mittels wenigstens zwei übereinander angeordneter Teilbereiche eines Rieselkörpers erreicht werden, wobei ein Wärmetauschermedium zunächst aufgrund der Schwerkraft im untersten Teilbereich von oben nach unten strömt, um dann mittels einer Pumpe von unten nach oben gehoben und anschließend über dem darüberliegenden Teilbereich verrieselt zu werden. Mittels Anheben des Wärmetauschermediums strömt dieses in der Summe in Gegenrichtung zu der nach unten strömenden, erwärmten und befeuchteten Luft.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung der thermische Anlage für ein Gebäude nach Fig. 1 zur Erläuterung eines Entladungsprozesses.

Eine Entladung der Speichereinrichtung, welche in dem dargestellten Ausführungsbeispiel den Konzentratspeicher 5 und den Wärme-/Kältespeicher 8 implementiert, kann in einen thermischen und einem thermo-chemischen Entladungsprozeß unterteilt werden, die bevorzugt zeitlich versetzt ablaufen.

In kälteren Jahreszeiten kann das erwärmte Lösungsgemisch L bei Entladung des thermischen Speicherpotentials über den Wärmetauscher 2 geführt werden, indem Wärmeenergie mittels direktem Kontakt zwischen dem Wärmetauschermedium und der erwärmten Luft übertragen wird, um das anliegende Gewächshaus 9 über den Luftstrom zu erwärmen. Der Wärmetauscher 2 dient dann als Heizkörper.

Bei Verwendung eines Flüssigkeit-Luft- Wärmetauschers in der Direktkontakt-Bauart wird die erwärmte Flüssigkeit auf einer offenen Oberfläche hierbei nicht verdunstet, da ein hygroskopisch wirkender Anteil der gelösten Inhaltsstoffe S dies verhindert, solange eine bestimmte Konzentration des Lösungsgemisches L nicht unterschritten wird. Die Konzentration kann mittels Verdünnen aber gezielt soweit herabgesetzt werden, daß die Raumluft sich entsprechend einer eingestellten Heiztemperatur nicht nur erwärmt, sondern auch auf einen bestimmbaren Wasseranteil hin befeuchtet wird. Um eine ungewünschte

überbefeuchtung der Raumluft beim Heizen zu verhindern, muß eine durchgehende Mindestrestkonzentration des Lösungsgemisches L in der Speichereinrichtung unter Berücksichtigung des verwendeten Inhaltsstoffes S bei der Auslegung des Gesamtsystems berücksichtigt werden. Der in der Speichereinrichtung angeordnete, weitere Wärmetauscher 6 ermöglicht hierbei ein Verfahren, bei dem die Konzentration des Lösungsgemisches LK aus der Speichereinrichtung entnommen wird und mittels mehrfachen Durchströmen des Wärmetauschers 2 in dem Luftkanal 1 und des weiteren Wärmetauschers 6 in der Speichereinrichtung solange Wasser aus der Luft entnehmen kann, bis dann ein verdünntes Lösungsgemisch LV mit einer gewünschten Verdünnung gebildet ist, die hierbei entstehende Wärme auf das Speichervolumen übertragen ist und dann wieder in den Konzentratspeicher 5 zurückgeführt werden kann.

Die Verwendung des Wärmetauschers 2 in der Direktkontakt-Bauart im Luftkanal 1 ist in Kopplung mit einem offenen Absorptionssystem zweckmäßig, weil bei einer Raumheizung der Direktkontakt- Wärmetauscher nur eingesetzt werden kann, wenn eine Heizflüssigkeit mittels Regelung der Konzentration des Inhaltsstoffes S nicht verdunstet. Darüber hinaus kommt reines Wasser für einen direkten Kontakt mit der genutzten Raumluft nicht in Frage, da es auf offenen Wasseroberflächen zu Bakterienbewuchs mit unvertretbaren hygienischen Risiken kommt.

Weiterhin ist ein thermo-chemischer Entladungsprozeß vorgesehen, insbesondere während sonniger und wärmerer Winterperioden. Das Lösungsgemisch L in der Speichereinrichtung kann mittels Bereitstellung des konzentrierten Lösungsgemisches LK mehrmals wieder erwärmt werden. Mit Hilfe der Wiederbeladung kann ein saisonaler Wärmespeicher insgesamt kleiner dimensioniert werden. Hierzu wird Wasser W, beispielsweise Leitungs-, Regen- oder auch Meerwasser zur Luftbefeuchtung in den solaren Luftkollektor 3 eingeführt. Mittels solarer Einstrahlung in den solaren Luftkollektor 3 oder direkter Erwärmung der Luft über Außenflächen des solaren Luftkollektors 3 kann so feuchte Luft erzeugt werden, die analog des oben beschriebenen Beladungsprozesses zum Wärmetauscher 2 geführt wird. Die Oberflächen des Wärmetauschers 2 können hierbei als Rieselkörper verwendet werden, bei dem das konzentrierte Lösungsgemisch LK über die Wärmetauscheroberfläche geleitet wird, um die in dem solaren Luftkollektor 3 erzeugte Luftfeuchte zu absorbieren. Das konzentrierte Lösungsgemisch LK wird aufgrund der bei der Aufnahme von Luftfeuchte freiwerdenden latente Wärme erhitzt und kann direkt zum Heizen oder zum thermischen Aktivieren des Lösungsgemisches in der Speichereinrichtung eingesetzt werden, indem es anschließend den weiteren Wärmetauscher 6 durchströmt. Dem Wärmepumpenprinzip folgend wird also

Wärme aus einer niedrig temperierten Quelle während der Absorptionsphase aufgewertet, während in der vorangehenden Austreibungsphase niedrig temperierte Wärme über die Speichereinrichtung zwischengelagert und vorzugsweise nachts an die Umgebung abgegeben wird.

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung der thermischen Anlage für ein Gebäude nach Fig. 1 zur Erläuterung eines Entladungsprozesses, bei dem das Gebäude beheizt wird.

Wie sich aus Fig. 3 ergibt, kann die gespeicherte Wärme auch einem anliegenden Gebäude 11 zugeführt werden. Ein Luftkreislauf durch den solaren Kollektor 3 wird hierbei über mindestens zwei verschließbare Klappen 14a, 14b geschlossen. Es wird ein neuer Kreislauf zwischen dem Luftkanal 1 und dem Gebäude 11 über ein mit Klappen versehenes Verbindungselement 15a gebildet. Des weiteren ist ein mit Klappen versehenes weiteres Verbindungselement 15b vorgesehen.

Der Wärmetauscher 2 dient als Heizkörper des Gebäudes 11. Abwechselnd wird mittels öffnen der Klappen 14a, 14b und Schließen der Verbindungselemente 15a, 15b Luft aus einem Kollektorkreislauf und in umgekehrter Weise aus einem Gebäudekreislauf zum Wärmetauscher 2 geführt. Das Gewächshaus 9 kann hierbei als solar bestrahlte Kollektorfläche verwendet werden, die aufgrund der großen Verdunstungsoberfläche der Pflanzen eine hohe Verdunstungsrate ermöglicht, auch bei relativ niedrigen Temperaturen, und ohne selbst beheizt zu werden. An sonnigen Wintertagen kann Luft in dem Gebäude 11 auch direkt über den solaren Luftkollektor 3 erwärmt werden, ohne den Wärme- /Kältespeicher 8 zu entladen. Hierfür wird ein Luftkreislauf zwischen einem Kollektorvolumen und einem Gebäudevolumen unter Abkopplung eines Wärmetauscherschachtes über eine Klappe 16 in dem Luftkanal 1 gebildet, wobei die Klappen 14a, 14b und die Verbindungselemente 15a, 15b geöffnet sind.

Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer thermischen Anlage für ein Gebäude, insbesondere ein Gewächshaus, in einer anderen Ausfiihrungsform mit einem externen Verdunster und einem externen Absorber.

Die beschriebenen Prozesse der Speicherbeladung (vgl. Erläuterung zu Fig. 1) und der

Speicherentladung (vgl. Erläuterungen zu Fig. 2) können nicht nur zeitlich sondern auch räumlich getrennt voneinander ablaufen. In diesem Fall wird die thermische Anlage nur für die thermo-chemische Beladung genutzt. Für den Absorptionsprozeß werden dann in einem

externen Verdampfer 10a weitere solare Feuchtluftkollektoren oder auch andere Wärmequellen, beispielsweise eine Kompostanlage, eine Erdwärmesonde oder dergleichen, zur Wasserverdunstung erschlossen, die über die Absorption in das bereitgestellte konzentrierte Lösungsgemisch LK in einem externen Absorber 10b in verwertbare Wärme auf höherer Temperaturebene gehoben werden können.

Das konzentrierte Lösungsgemisch LK kann als Speichermedium gehandelt werden und über Fahrzeuge oder Rohrsysteme an weiter entfernte Orte transportiert und als verdünntes Lösungsgemisch wieder zurücktransportiert werden. Ein Lösungsgemisch mit beispielsweise 40%-iger Konzentration des Absorptionsmittels, welches auf 20% verdünnbar ist, enthält pro Liter dann etwa 0,6kWh Energie in Form von potentieller Verdampfungsenthalpie / Kondensationsenthalpie . Dies ist etwa der 10-fache Wert der thermischen Speicherkapazität von Wasser bei Beladung von 30 0 C auf 8O 0 C und entspricht etwa dem Energiegehalt von 5 Gramm Rohöl.

Zur Erhöhung der Effizienz kann der Stoff- und Energietransport bei dem Entladungsprozeß zwischen Komponenten des externen Verdampfers 10a und des externen Absorbers 10b wie bei herkömmlichen Wärmepumpen auch im Vakuum ablaufen, so daß die Energieaufnahme über den externen Verdampfer 10a bei gegebener Temperatur der erschlossenen Niedrigwärme erhöht wird.

Der Stoff- und Energietransport im Vakuum kann auch zur solaren Kühlung eingesetzt werden, indem die Wärme für den Verdunstungsprozeß im externen Verdampfer 10a der Luft des zu kühlenden Raumes oder einem zu kühlenden flüssigen Medium entnommen wird und die Abwärme über das aus dem externe Absorber 10b austretende, verdünnte Lösungsgemisch LV oder über einen zusätzlichen Kühlkreislauf mit einem Wärmetauscher im externen Absorber 10b an die Außenluft der Umgebung abgeführt wird. Da die Konzentration des Lösungsgemischs L weit über der Konzentration von Salz im Meerwasser liegt, kann während des thermo-chemischen Entladungsprozesses (vgl. Erläuterungen zu Fig. 2) anstelle von Süßwasser B auch Meerwasser MW im externen Verdampfer 10a verwendet werden. Hierbei muß regelmäßig konzentriertes Meerwasser MWK aus einem Kreisprozeß entnommen, entsorgt und weiterverwertet werden. Verdunstete Anteile können nach Absorption aus dem verdünnten Lösungsgemisch über die überlaufvorrichtung 12 im folgenden Regenerationszyklus (vgl. Erläuterungen zu Fig. 1) abgetrennt und als kondensiertes Süßwasser verwertet werden .

Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung der thermischen Anlage für ein Gebäude nach Fig. 1, bei der Luftfeuchtigkeit aus Umgebungsluft oder einem Gewächshaus oder aus beiden für eine Wassergewinnung absorbiert wird.

Hierfür wird das konzentrierte Lösungsgemisch LK über den Rieselkörper des Wärmetauschers 2 im Luftkanal 1 verteilt. Außenluft der Umgebung wird über eine Klappe 13a im geöffneten Zustand über das Gewächshaus 9 oder direkt an die Unterseite des Luftkanals 1 geführt. Bei ausreichend hoher Luftfeuchte wird der Wasserdampf der Außenluft von dem konzentrierten Lösungsgemisch LK absorbiert. Die erwärmte und entfeuchtete Luft wird auftriebsbedingt oder unterstützt durch mechanische Lüftung über einen Ventilator 7 über eine weitere öffnung mit einer regelbaren Klappe 13b an der Oberseite des Luftkanals 1 wieder an die Umgebung abgegeben. Beim nächsten Beladungsprozeß (vgl. Erläuterungen zu Fig. 1) kann die absorbierte Feuchtigkeit der Außenluft dann wieder verdunstet, anschließend auskondensiert und als Brauchwasser über die überlaufvorrichtung 12 nutzbar gemacht werden.

Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung der thermischen Anlage für ein Gebäude nach Fig. 1, bei welcher der Rieselbefeuchter 4 in einem geschlossenen Luftkollektor angeordnet ist und mit dem verdünnten Lösungsgemisch LV überströmt wird bei Verdunstung des Ausgetriebenen Wasserdampfes in das geschlossene Luftvolumen und Kondensation an der Außenwand. Die konzentrierte Lösung LK wird gesammelt und über den in dem Luftkanal 1 angeordnet Wärmetauscher 2 verrieselt. Befeuchtete Luft aus dem Gebäudevolumen wird dem Luftkanal zugeführt bei Absorption der Feuchtigkeit in die konzentrierte Lösung und Abführung der dabei frei werdenden thermischen Energie in das verdünnte Lösungsgemisch. Die dabei über die Außentemperatur hinaus erwärmte und getrocknete Luft kann durch Anordnung des Schachtes entlang der Gebäudeaußenseite direkt über die Schachtwand an die Umgebungsluft abgegeben werden. Die so getrocknete und abgekühlte Luft wird in das Gebäudevolumen zurückgeführt und kann durch erneute Luftbefeuchtung insbesondere über die Verdunstungsaktivität von Pflanzen gekühlt werden.

Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung der thermischen Anlage für ein Gebäude nach Fig. 1, bei welcher das Gewächshaus 9 direkt als solarer Luftkollektor 3 genutzt wird und der aus dem Rieselbefeuchter 4 ausgetriebene Wasseranteil über öffnen von Klappen an die Außenluft abgegeben wird. Während eines Entladungsprozesses, bei dem das Gewächshaus 9 beheizt wird. Hierfür wird die konzentrierte Lösung LK über den Rieselbefeuchter 4 geleitet, der für diesen Fall die Funktion des Wärmetauschers 2 übernimmt bei Aufnahme von durch

Gewächshauspflanzen erzeugten Wasserdampf. Bei stärkerer Einstrahlung kann die dabei frei werdende thermische Energie über die verdünnte Lösung LV abgeführt und der Speichereinrichtung 8 zugeführt werden. Bei schwacher Einstrahlung kann die frei werdende Energie zur direkten Erwärmung der Gewächshausluft eingesetzt werden. Zudem kann der Rieselbefeuchter auch zur Erwärmung des Gewächshauses herangezogen werden, in dem erwärmte und verdünnte Lösung aus dem Speicher 8 verrieselt und das Gewächshaus auf diese Weise beheizt wird. Zur Verhinderung der Verschattung an strahlungsarmen Tagen wird der Rieselbefeuchter über Seilzüge auf oder unter die Ebene der Vegetation heruntergelassen.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und Zeichnungen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen von Bedeutung sein.

Bezugszeichenliste

1 Luftkanal

2 Wärmetauscher

3 solarer Luftkollektor

4 Rieselbefeuchter 5 Konzentratspeicher

6 weiterer Wärmetauscher

7 Ventilator

8 Wärme-/Kältespeicher

9 Gewächshaus 1 Oa, 1 Ob externer Verdampfer einer Absorptionswärmepumpe, externer Absorber

1 1 Gebäude

12 überlaufvorrichtung 13a, 13b Klappe

14 Klappe zwischen Luftkanal 1 und Gewächshaus 9 15 Klappen zwischen Luftkanal 1 und Gebäude 1 1

16 schließbare Klappe

5 ϊnhaltsstoff eines Lösungsgemisches L L Lösungsgemisch

LK, LV konzentriertes Lösungsgemisch, verdünntes Lösungsgemisch W, MW Wasser, Meerwasser

MWK konzentriertes Meerwasser