Gebäudehülle als Energiesammler

Die Architekten und Wissenschaftler des Lehrstuhls 2 für Baukonstruktion und Entwerfen (IBK2) der Universität Stuttgart entwickeln zusammen mit Projektpartnern Fassaden für Bürogebäude mit integrierter Solarenergietechnik, die auch ästhetischen Ansprüchen genügen. Ziel der Forscher ist eine aktive Fassade, die in Bezug auf Dämmung, Verschattung und aktiver Nutzung solarer Baukomponenten leistungsfähiger ist als bisherige Systeme. Architektonische Gesichtspunkte wie die Gestaltung der Fassade, der Einfluss der Lichtwirkung im Innenraum und der freie Ausblick für die Gebäudenutzer steht neben energetischen Ergebnissen und technischen Realisierungsmöglichkeiten im Vordergrund. Zudem soll das System vollständig in die Fassade integriert werden können.

Sonnenkollektor und Sonnenschutz in einem
Die Wissenschaftler um den Architekten Prof. Stefan Behling haben eine Lösung gefunden, die diesen Anforderungen entspricht. Sie verwenden Vakuumröhren als Sonnenkollektoren, die nach dem Kammprinzip angeordnet sind. In eine Glasfassade integriert, könnten die Vakuumröhren Wärmeenergie zur Trinkwassererwärmung, Raumheizung oder zur solaren Kühlung einfangen. Gleichzeitig bieten sie durch die Teilverspiegelung der Röhre Sonnenschutz, lassen aber durch ihre transparente Bauweise den Ausblick nach draußen und den Einfall des Tageslichts zu. Die Röhren werden dabei so angebracht werden, dass der integrierte Spiegel optimal zur einfallenden Strahlung ausgerichtet ist. Messungen mit einem Modell und Simulationsrechnungen ergeben Jahresenergieerträge des Fassadensystems von bis zu 500 kWh/(m²a) mit Bezug auf die Aperturfläche (absorbierende Röhrenfläche) und bis zu 340 kWh/(m² a) mit Bezug auf die Brutto-Fassadenfläche.

Besser zur Sonne ausgerichtet
Neben dem Röhrenabstand hat der der Röhrenanstellwinkel einen großen Einfluss auf den Ertrag. Je stärker das Spiegelhalbrund der Röhre aus der vertikalen Fassadenposition verdreht wird, desto mehr Solarstrahlung wird auch bei höheren Sonnenständen empfangen. Das Fassadensystem mit Vakuumröhren liefert so bei Bezug auf die Aperturfläche einen um rund 35% höheren Energieertrag als eine effiziente Flachkollektor-Fassade. Die Forscher entwickeln nun einen funktionsfähigen Prototyp, bei dem die Zu- und Ableitungen in die Fassadenpfosten integriert sind. ToR

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