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ArKol - ein Forschungsprojekt zu Bauwerk-integrierter Solarthermie (BIST)


Demonstrator der Solarthermischen Jalousie (Foto © Fraunhofer ISE.)
 

(1.7.2020) Etwa 40% der Primärenergie in Deutschland werden derzeit für Raumwärme und Trinkwassererwärmung eingesetzt. Eine Idee, die zum Gelingen der Wärmewende beitragen könnte, sind „Wärmewände“, in die Solarthermie-Module integriert sind. Ein Forschungskonsortium unter Leitung des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (ISE) hat im Projekt ArKol diesen Gedanken aufgegriffen und zwei neuartige solarthermische Fassadenkollektoren entwickelt, die sich architektonisch ansprechend in Fassade integrieren lassen - konkret eine solarthermische Jalousie (Bild rechts) und einen Streifenkollektor.

Für die Entwicklung der multifunktionalen Gebäudehüllen im Projekt ArKol zur Entwicklung von Architektonisch hoch integrierten Fassa­den Kollektoren mit Heat-Pipes, das im Februar 2020 abgeschlossen wurde, kooperierte das Fraunhofer ISE mit den Firmen DAW SE (Caparol) und Priedemann Façade-Lab sowie dem Borderstep-Institut für Innovation und Nachhaltigkeit, dem Kompetenzzentrum Ausbau und Fassade und dem Institut für Baukonstruktion der Universität Stuttgart.

„Ziel des Projekts war, das große Flächenpotenzial von Fassaden für die Wärmeerzeugung zu nutzen und gleichzeitig Architekten mehr Gestaltungsfreiheit zu geben, denn ein Hemmnis für den breiten Einsatz von Solarthermie waren bislang die Vorbehalte potenzieller Kunden gegenüber dem Erscheinungsbild der Kollektoren. Zugleich sollte der Planungsaufwand reduziert und eine vereinfachte Montage und Installation ermöglicht werden“, konstatierte Dr.-Ing. Michael Hermann, Koordinator für Innovationsprozesse im Geschäftsbereich Thermische Systeme und Gebäudetechnik am Fraunhofer ISE.

Streifenkollektorelemente, integriert in eine Demofassade. (Foto © DAW SE / Karim Donath) 

Fassaden weisen gegenüber der klassischen Aufdach-Installation von Solarthermie-Kollektoren eine Reihe von Vorteilen auf. So passt beispielsweise das Einstrahlungsprofil bei der Heizungsunterstützung besser zum tatsächlichen Energieverbrauch: Im Winter, wenn die Sonne niedriger steht, wird die Fassade in einem günstigeren Winkel angestrahlt als das Dach und kann daher einen höheren Ertrag liefern. Im Sommer dagegen, wenn der Wärmebedarf deutlich geringer ist und sich im Wesentlichen auf die Trinkwassererwärmung beschränkt, unterliegen die Fassadenkollektoren einer geringeren Sonneneinstrahlung. Sie erzeugen daher weniger überschüssige Wärme, was die Materialbelastung von Kollektor und Fluid verringert und eine längere Lebensdauer ermöglicht. Im urbanen Raum mit hohen Gebäuden stehen zudem mehr Flächen an Fassaden als auf Dächern zur Verfügung - zumal diese oft auch für Fahrstuhlschächte und andere technische Aufbauten benötigt werden.

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