Versuchsanlage Kälte aus Wärme: Was heißt Adsorption?

Versuchsanlage Kälte aus Wärme: Was heißt Adsorption?

Dieser Sommer war wirklich sehr heiß! Wochenlang hatten wir Temperaturen über 30 Grad, an einigen Orten in Baden-Württemberg wurde sogar die 40-Grad-Marke geknackt. Das ist definitiv zu heiß zum Arbeiten und Lernen und sogar das Spielen macht in der Hitze keinen Spaß mehr. Wer bei so einer Hitze keine Klimaanlage hat, kann vor lauter Schwitzen kaum einen klaren Gedanken fassen.

Sommerhitze kommt jetzt öfter

Die Wetterdienste sagen voraus, dass wir uns an solche Hitzerekorde gewöhnen müssen. Das liegt an der weltweiten Erwärmung der Erde, die immer weiter voranschreitet. Wie können wir uns den Sommer erträglicher machen? Eine tolle Idee ist die Adsorptionskältemaschine. Sie funktioniert so ähnlich wie ein Kühlschrank: Die Kältemaschine nimmt die Wärme aus der Luft auf und gibt sie dort ab, wo die Wärme nicht stört. Das Beste daran: Während andere Kältemaschinen und auch Kühlschränke umweltbelastende Kältemittel verwenden, funktioniert die Adsorptionskältemaschine mit Kieselgel. Das hinterlässt auch später, wenn es entsorgt wird, keinerlei schädliche Rückstände.

Das Prinzip der Kältemaschine

Das Prinzip der Kälteerzeugung kennst du gut: Wenn du im Sommer aus dem Schwimmbecken oder aus dem Badesee kommst, ist es erst einmal richtig kühl auf der Haut. Das liegt daran, dass der Haut beim Verdunsten des Wassers Wärme entzogen wird. Dasselbe passiert beim Schwitzen: Der Schweiß verdunstet, die Haut wird kühl. Dieses Prinzip wird bei der Adsorptions- kältemaschine verstärkt und ergänzt: Durch Verdampfen von Wasser entsteht Kälte. Dieser Ablauf wird so lange am Laufen gehalten, bis das Wasser nur noch wenige Grad kühl ist. Das kühle Wasser durchströmt eine Klimaanlage und kühlt dabei die Temperatur im Raum herunter.

1. Phase: Verdampfen

Wasser aus einem Kaltwasserkreislauf wird in den sogenannten Verdampfer geleitet. Hier wird es trotz niedriger Temperaturen zu Dampf. Das funktioniert, weil der Druck im Verdampfer sehr niedrig ist. Diesen Effekt kennen auch Bergsteiger: Auf sehr hohen Bergen „kocht“ das Wasser schon bei 80 °C oder 90 °C, weil der Luftdruck so niedrig ist.

2. Phase: Adsorption

Aus dem Verdampfer kommt kalter Wasserdampf in den sogenannten Adsorber. Dort lagert sich der Dampf an ein sehr saug- fähiges Gel an. Dieses Gel heißt Kieselgel oder Silicagel. Du kennst es als Katzenstreu. Das Kieselgel nimmt so lange kalten Dampf auf, bis nichts mehr hineinpasst. Dabei wird der Dampf zu Wasser. Die Wärme, die jetzt entsteht, wird an die Umgebung der Kältemaschine abgegeben.

3. Phase: Desorption

Wenn die Technik jetzt nicht eingreifen würde, wäre Schluss, weil der Adsorber vollgesaugt ist. Damit die Kältemaschine weiterarbeiten kann, wird Wärme zugeführt, und zwar Wärme mit mindestens 75 °C aus dem Pforzheimer Fernwärmenetz. Das Wasser im Kieselgel wird durch die Wärme ausgetrieben und als warmer Dampf in den Kondensator geleitet. Wieder entsteht Wärme, und wieder wird die Wärme an die Umgebung der Kältemaschine abgeleitet.

4. Phase: Kondensation

Im Kondensator herrscht durch Kühlwasser eine kühle Temperatur. Und was passiert mit warmem Wasserdampf, wenn er in eine kühle Umgebung kommt? Richtig, er kondensiert zu feinen Wassertropfen. Die Wassertropfen werden gesammelt und wieder in den Verdampfer gebracht. Hier geht das Spiel von vorne los. Und zwar wird so lange weitergemacht, bis das Wasser im Kältekreislauf eine Temperatur von etwa 8 °C hat. Kühles Wasser durchströmt dann eine Klimaanlage und kühlt auf diese Weise die Raumtemperatur herunter.

Kältemaschine bei den Technischen Diensten

Wärme aus dem Pforzheimer Fernwärmenetz wird also genutzt, um Kälte für Klimaanlagen zu erzeugen. In den nächsten Wochen wird im Gebäude der Technischen Dienste Pforzheim eine Kälteanlage aufgebaut, mit der man diese Form der Kälteerzeugung erproben will. Die Anlage macht dann im Sommer die Räume der Technischen Dienste schön kühl. Darauf freuen sich die Mitarbeiter schon, denn dann müssen sie auch bei hohen Temperaturen nicht schwitzen, und die Arbeit fällt leichter.

In Zukunft viele Anwendungen

Wenn die Anlage gut funktioniert, gibt es vielleicht bald in vielen Pforzheimer Unternehmen solche Kälteanlagen für Kälte aus Wärme: Ein Pforzheimer Tierarzt überlegt sich beispielsweise, ob er für seinen Operationsbereich eine solche Anlage anschafft. Denn beim Operieren müssen Keime vermieden werden, und die entwickeln sich vor allem in einer warmen Umgebung.

Junge SWP: Gewinnspiel!

Unsere Preisfrage: Was passiert, wenn Wasser auf der Haut verdunstet?

A. Die Haut wird warm
B. Gar nichts, die Haut wird einfach nur trocken
C. Der Haut wird Wärme entzogen, sie wird also kühl.

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Sonja Kirschner, Leiterin Marketing / Unternehmenskommunikation / Gremien
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SWP Stadtwerke Pforzheim GmbH & Co. KG, Sandweg 22, 75179 Pforzheim | Handelsregister Mannheim, HRA 50 36 09 | USt Id.Nr.: DE 214129630
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