Gebäudekühlung auslegen: Freecooling und aktive Kühlung
Viele Gebäude benötigen heute neben Heizung auch Kühlung. Doch welche Auslegungsvariante liefert die beste Versorgung bei minimalen Kosten? Passive Kühlung über Erdreich, aktive Kühlung mit Wärmepumpe – oder eine Kombination aus beidem?
Mithilfe von Polysun lassen sich verschiedene Versorgungskonzepte vergleichen und die Dimensionierung der Kältemaschine validieren, bevor mit dem Bau begonnen wird. Die Software zeigt, welche Gebäudekühlung den Komfort zuverlässig sicherstellt, Überdimensionierung vermeidet und die niedrigsten Lebenszykluskosten erreicht.
Warum Kühlsysteme vor dem Bau validieren?
Die Auslegung von Kühlsystemen basiert oft auf Faustregeln und Sicherheitszuschlägen. Das führt zu überdimensionierten Anlagen, unnötigen Investitionskosten und ineffizientem Betrieb. Gleichzeitig bleibt unklar, ob das gewählte Konzept den Komfort auch bei Extremwetter zuverlässig sicherstellt.
Mit Polysun lassen sich verschiedene Systemvarianten anhand realer Klimadaten und Lastprofile validieren. Die Software berechnet Kühllasten, Deckungsanteile und Arbeitszahlen für jeden Zeitpunkt des Jahres. So wird frühzeitig erkennbar, welches Konzept die beste Versorgung liefert – und Empfehlungen gegenüber Auftraggebern lassen sich mit Simulationsergebnissen belegen.
Variantenvergleich in Stunden statt Wochen
Verschiedene Kühlkonzepte, rein passiv, rein aktiv oder hybrid – lassen sich auf Basis derselben Randbedingungen vergleichen.
Überdimensionierung vermeiden
Faustregeln werden durch systembasierte Validierung ersetzt. Die Simulation zeigt, welche Kältemaschine den Bedarf tatsächlich deckt – ohne unnötige Sicherheitszuschläge.
Heiz- und Kühlbetrieb in einer Simulation
Anlagen, die heizen und kühlen müssen, erfordern eine ganzheitliche Betrachtung. Polysun simuliert beide Betriebsmodi und zeigt, wie sie sich über das Jahr verteilen.
Welche typischen Anwendungsbereiche von Gebäudekühlung deckt Polysun ab?
Mit Polysun lassen sich verschiedene Auslegungsvarianten simulieren und deren Betriebsverhalten unter realen Betriebsbedingungen vergleichen. Jede Variante wird mit denselben Klimadaten und Lastprofilen berechnet – für einen fairen, nachvollziehbaren Vergleich.
- Wohngebäude: Reicht eine reversible Wärmepumpe für Heizen und Kühlen? Die Simulation zeigt die Verteilung von Heiz- und Kühlbetrieb über das Jahr und ob ein Gerät beide Anforderungen erfüllt.
- Bürogebäude: Wie viel Kühllast lässt sich passiv decken? Polysun ermittelt den Free-Cooling-Anteil über Erdsonden oder Außenluft und die erforderliche aktive Backup-Leistung.
- Gewerbe und Industrie: Wie klein lässt sich die Kältemaschine dimensionieren? Die Simulation bestimmt die optimale Aufteilung zwischen passiver Grundlast und aktiver Spitzenabdeckung.
- Rechenzentren: Wie viele Stunden ist Free Cooling am Standort möglich? Polysun zeigt den Deckungsanteil bei konstantem Kühlbedarf und die benötigte aktive Reserve.
Warum Kunden Gebäudekühlungen mit Polysun auslegen?
Free Cooling: Passive Kühlung am Standort bewerten
- Nutzbare Free-Cooling-Stunden am Standort simulieren
- Deckungsanteil passiver Kühlung quantifizieren
- Langfristige Erdreichtemperatur simulieren (bis 25 Jahre)
- Regenerationseffekt auf Heizeffizienz bewerten
Heizen und Kühlen: Komplexe Systeme ganzheitlich planen
- Heiz- und Kühlbetrieb in einer Jahressimulation
- Sperrzeiten und Lastspitzen berücksichtigen
- PV-Eigenverbrauch mit Kühlbetrieb koppeln
Rechenzentren und Industrie: Spezielle Kühllasten abbilden
- Individuelle Kühllastprofile importieren (CSV)
- Ganzjährige Kühllasten mit konstanter Anforderung simulieren
- Free-Cooling-Stunden am Standort ermitteln
Variantenvergleich: Entscheidungen mit Daten belegen
- CAPEX, OPEX und CO₂ für verschiedene Konzepte berechnen
- Lebenszykluskosten verschiedener Varianten vergleichen
- Nachvollziehbare Ergebnisse für Auftraggeber dokumentieren
Vielseitige Steuerungsmöglichkeiten und präzise Systemanalyse
- Präzise Regelung mit einer Vielzahl von Steuerungsmöglichkeiten.
- Analyse zu jedem Zeitpunkt des Jahres für alle Komponenten wie PVT-Kollektoren, Erdwärmesonde und Eisspeicher.
Erdsonden und Eisspeicher Regeneration
- Bestimmung der optimalen Sondenlänge und -anzahl sowie Dimensionierung des saisonalen Eisspeichers
- Berücksichtigung geologischer Gegebenheiten
- Auslegung für langfristige Effizienz über Jahrzehnte
Passive Kühlung (Free Cooling)
Passive Kühlung nutzt natürliche Kältequellen ohne Kompressorbetrieb. Polysun simuliert die nutzbaren Free-Cooling-Stunden am Standort, berechnet den erreichbaren Deckungsanteil und zeigt, ab wann aktive Kühlung erforderlich wird. In Polysun können Erdwärmesonden, Trockenkühler, Abwasserwärmetauscher und PVT-Kollektoren als Kältequellen benutzt und simuliert werden.
Simulationsergebnis: Polysun liefert den passiv deckbaren Anteil der Kühllast und ermittelt die Grenztemperaturen für den Umschaltpunkt zur aktiven Kühlung.
Aktive Kühlung (Kältemaschine / reversible Wärmepumpe)
Aktive Kühlung arbeitet mit einem Kältekreislauf und ermöglicht zuverlässige Kühlung auch bei hohen Außentemperaturen. Polysun simuliert den Betrieb von Kältemaschinen und reversiblen Wärmepumpen, berechnet den Stromverbrauch und zeigt, welche Leistungsgröße den Bedarf tatsächlich deckt.
Simulationsergebnis: Polysun liefert die erforderliche Kälteleistung, den jährlichen Stromverbrauch und die Arbeitszahl im Kühlbetrieb.
Hybride Systeme
In der Praxis ist oft eine Kombination beider Ansätze optimal: Passive Kühlung deckt die Grundlast und moderate Kühlphasen. Aktive Kühlung springt bei Spitzenlasten oder ungünstigen Außentemperaturen ein. Polysun simuliert diese hybriden Systeme und zeigt die wirtschaftlich optimale Aufteilung.
Simulationsergebnis: Polysun liefert die optimale Leistungsaufteilung zwischen passiver und aktiver Kühlung sowie den Vergleich von Investitions- und Betriebskosten beider Varianten.
FAQ
Lässt sich mit Polysun herausfinden, ob passive Kühlung für ein Projekt ausreicht?
Ja. Polysun simuliert, wie viele Stunden pro Jahr passive Kühlung am konkreten Standort ausreicht und wann die Temperaturgrenzen überschritten werden. Die Software zeigt den Deckungsanteil der passiven Kühlung und ob eine Ergänzung durch aktive Kühlung erforderlich ist.
Wie wird eine reversible Wärmepumpe in Polysun simuliert?
Polysun bietet einen eigenen Katalog für reversible Luft/Wasser-Wärmepumpen mit Leistungsdaten für Heiz- und Kühlbetrieb. Die Umschaltung zwischen den Betriebsmodi erfolgt über die programmierbare Steuerung – basierend auf Außentemperatur, Raumtemperatur oder definierten Zeiträumen.
Welche Kühlsysteme lassen sich in Polysun abbilden?
Polysun unterstützt: Luft/Wasser-Wärmepumpen im Kühlbetrieb, reversible Wärmepumpen (Heizen und Kühlen in einem Gerät), Sole/Wasser-Wärmepumpe, sowie hybride Systeme mit Kombination aus passiver und aktiver Kühlung.
Kann Polysun Rechenzentren oder Serverräume simulieren?
Ja. Kühllasten mit konstantem Bedarf über das gesamte Jahr lassen sich als Lastprofil importieren (CSV) oder als festes Profil definieren. Polysun ermittelt, wie viele Stunden ein Freikühler passiv kühlen kann und wie groß die Backup-Kapazität für aktive Kühlung sein muss.
Wie berücksichtigt Polysun die Regeneration von Erdsondenfeldern durch Kühlung?
Bei der Simulation von Sole/Wasser-Wärmepumpen mit sommerlichem Kühlbetrieb berechnet Polysun die in das Erdreich eingebrachte Wärme. Die langfristige Temperaturentwicklung im Erdreich wird über bis zu 25 Jahre simuliert, sodass der Einfluss der Regeneration auf die Heizeffizienz sichtbar wird.
Lassen sich individuelle Kühllastprofile importieren?
Ja. Eigene Lastprofile lassen sich als CSV-Datei importieren – beispielsweise aus einer Gebäudesimulation (IDA ICE, EnergyPlus) oder aus Messdaten. Alternativ stehen standardisierte Kühllastprofile für verschiedene Gebäudetypen zur Verfügung