Die Entwicklung von Technologien, welche den Verbrauch fossiler Energien vermindern und zu einem nachhaltigen Umgang mit unserer Umwelt führen, ist ein wichtiges Ziel. Die Wärme- und Kälteversorgung von Gebäuden basiert heute noch überwiegend auf fossilen Energieträgern. Deren Ersatz durch regenerative ist dabei von großer Bedeutung. Um die solaren Deckungsraten bei mehrgeschossigen Gebäuden, insbesondere Bürogebäuden, welche Bauart bedingt wenig Dach- und höhere Anteile an Fassadenflächen aufweisen, zu erhöhen, bietet es sich an, die dafür notwendige Anzahl von Kollektoren in die Fassade zu integrieren. Der senkrechte Einbau ermöglicht vor allem im Winter – bei flacherem Sonnenstand – eine Heizungsunterstützung mit hohen Deckungsraten.
Dabei stellt sich der Vakuumröhrenkollektor mit perforiertem CPC Reflektorspiegel als ästhetisch und konstruktiv integraler Bestandteil eines Bürofassadensystems dar. Die wichtigen technischen Aspekte wie visuelle Transparenz, gleichmäßige Raumausleuchtung, Wärmeschutz und Sonnenschutz werden von diesem Produkt in einzigartiger Weise kombiniert. Der Kollektor mit integriertem Reflektor sammelt das Sonnenlicht vor der Fassade und schirmt die angrenzenden Räume vor direkter Sonneneinstrahlung ab, wodurch die Kühllast reduziert wird. Aufgrund der geringen Wärmeverluste der Vakuumröhren kann Solarwärme mit hoher Effizienz erzeugt werden, welche dann über das in die Fassadenprofile integrierte Rohrsystem auf kurzen Wegen für die Trinkwarmwasser- und Heizungserzeugung oder zur solaren Kühlung zur Verfügung steht.
Ein geringer Anteil des Sonnenlichts dringt durch die Perforation des CPC Reflektors ins Gebäude und ermöglicht dadurch eine gleichmäßige blendarme Ausleuchtung des Raumes und die visuelle Transparenz für den Nutzer.Durch die geeignete Wahl der Perforation des Spiegels wird einerseits der für Bürogebäude wichtige Sonnenschutz andererseits die hohe Effizienz des Kollektors sichergestellt. Die hoch wärmegedämmte Glasfassade sorgt für geringen Energieverbrauch, die transparenten Öffnungsflügel der Fassade ermöglichen eine freie Fensterlüftung (mit integriertem Insektenschutz) und eine einfache Reinigung der Glasflächen.
Der auf der glasstec 2010 ausgestellte Fassadenkollektor entstand im Rahmen des vom BMU geförderten Projektes „Weiterentwicklung von solarthermischen Fassadenkollektoren mit Vakuumröhren in Bürogebäuden“ unter der Projektleitung des Instituts für Baukonstruktion L 2 der Universität Stuttgart. Er wurde in Kooperation mit den Firmen Ritter Energie- und Umwelttechnik (Kollektor) und Hydro Building Systems GmbH (Fassade) entwickelt. Die Produktentwicklung des fassadenintegrierten Kollektors wurde von den Projektpartnern Frener & Reifer Metallbau und Metallbau Früh hinsichtlich praxisrelevanter Details unterstützt. Die erforderlichen Messungen fanden am Forschungs- und Testzentrum am Institut für Thermodynamik und Wärmetechnik der Universität Stuttgart und Fachgebiet für Hüllkonstruktionen an der TU München statt. Die notwendigen Simulationsrechnungen wurden von Solites, ein Forschungsinstitut für solare und zukunftsfähige thermische Energiesysteme, ausgeführt.
Das in enger Zusammenarbeit mit den Partnern entwickelte Produkt wurde auf der Intersolar 2010 erstmalig vorgestellt und mit dem Innovationspreis ausgezeichnet.
Grundsätzlich wurden zwei unterschiedliche Typen von Fassadenkollektoren entwickelt: Jeweils ohne beziehungsweise mit einer Deckscheibe. Der Kollektortyp mit Deckscheibe ist für Gebäude mit höheren Sicherheitsanforderungen wie zum Beispiel Hochhäuser entwickelt. So können die Kollektoren sowohl in einer Bürofassade als auch in die Fassade eines Wohnhauses integriert werden. Zudem sind verschiedene Einbausituationen realisierbar: Kollektoren können über die volle Geschosshöhe angebracht, oder durch ein Panel unterbrochen werden. Die Transparenz wird durch die Lochung der Spiegel und eine Varianz der Röhrenanzahl im Sichtbereich gesteuert.
Laufzeit: 2005 - 2008
IBK2
Solites - Forschungsinstitut für solare und zukunftsfähige thermische Energiesysteme
Auftraggeber:
Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit