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- Mit adaptiven Verglasungssystemen kann die wichtigste Eigenschaft von Glas – die Transparenz – bedarfsgerecht verändert werden.
- In einem Fassaden-Testgebäude des ILEK werden solche Verglasungssysteme und Ansteuerungskonzepte umgesetzt und validiert. Ziel ist es, adaptive Verglasung, Innenraumklima und Beleuchtung in ein Gebäudeleitsystem zu integrieren.
- Im Testgebäude erfolgt die Klimatisierung über eine ESTIA-Wärmepumpe und Kapillarrohrmatten.
Das Institut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren (ILEK) der Uni Stuttgart arbeitet an zwei Forschungsprojekten zur energetischen und tageslichttechnischen Evaluierung adaptiver Verglasungssysteme. Die Forschungsarbeiten werden von Toshiba mit einer ESTIA-Wärmepumpe unterstützt, die dazu beiträgt, das speziell für die Projekte errichtete Fassaden-Testgebäude zu klimatisieren.
Entworfen wurde das Fassadengebäude von den ILEK-Forschern, gebaut hat es die Rubner Haus AG. Es ermöglicht, geschosshohe Verglasungen unter realen Bedingungen in Büroräumen zu untersuchen. Der Prüfstand umfasst vier Messräume mit einer Fläche von 2,0 × 4,2 m und 2,7 m Höhe, die durch Multifunktions- und Verkehrszonen verbunden sind. Verteilt sind die Räume aus Platzgründen auf zwei Geschosse. Durch einen modularen Aufbau kann das Gebäude an unterschiedliche Anforderungen angepasst werden.
In die Südfassade werden die zu testenden Verglasungen integriert. Klimatisiert wird das Gebäude durch eine Flächenheizung und -kühlung mit Kapillarrohrmatten, die von der ESTIA-Wärmepumpe mit Kalt- bzw. Warmwasser versorgt werden. Die Luft/Wasser Wärmepumpe von Toshiba kann vielseitig eingesetzt werden: mit Fußbodenheizung, Gebläsekonvektoren, Radiatoren oder wie im Fassaden-Testgebäude mit Kapillarrohrmatten. Sie ist in vier Leistungsgrößen von 8 bis 16 kW verfügbar. In der Powerful-Variante, die im Projekt der Uni Stuttgart im Einsatz ist, erreicht sie ihre Nennheizleistung bis – 15 °C im reinen Wärmepumpenbetrieb, eine Vorlauftemperatur bis 60 °C und einen COP von 4,88 (A7/W35).
Das Splitsystem besteht aus Außengerät und Hydronikmodul. Herzstück des Außengeräts ist ein drehzahlgesteuerter, vibrationsarm arbeitender Doppel-Rollkolbenverdichter, mit dem sich ein wesentlich breiteres Drehzahlspektrum als bei einem Scroll-Verdichter realisieren lässt. In Verbindung mit der Invertersteuerung garantieren Doppel-Rollkolbenverdichter zudem einen hervorragenden Wirkungsgrad im Voll- und Teillastbetrieb.
Das Hydronikmodul ist mit einem Plattenwärmeübertrager, einer A-Klasse-Umwälzpumpe, einem 12-l-Ausdehnungsgefäß sowie einem Sicherheitspaket aus Hochdruckschalter, Temperatur- und Drucksensoren, Strömungswächter und Überdruckventilen ausgestattet. Ein interner Heizstab kann als Stützheizung zugeschaltet werden.
Im aktuellen Forschungsprojekt werden Ansteuerungskonzepte für eine flüssigkristallbasierte, schaltbare Verglasung umgesetzt und validiert. Diese sollen nicht nur über eine autonome Regelung laufen, das Konzept will auch eine Interaktion mit dem Nutzer ermöglichen. Die Nutzeranwesenheit und -position im Raum werden durch Sensoren erfasst. Ziel ist es, adaptive Verglasung, Innenraumklima und Beleuchtung in ein Gebäudeleitsystem zu integrieren. Auch in ein solches Gesamtkonzept lässt sich die ESTIA-Wärmepumpe einbinden.
Die Fernbedienung kann wahlweise im Hydronikmodul integriert werden. Sie steuert alle Funktionen der Wärmepumpe und ermöglicht optional auch die Ansteuerung eines bestehenden Heizsystems. Nutzer- bzw. Grundeinstellungen werden über die Fernbedienung programmiert, zudem enthält sie ein Zeitschaltprogramm. Im großen LCD-Display werden alle Betriebszustände angezeigt bzw. abgerufen. Es können zwei Temperaturzonen unabhängig voneinander geregelt werden.
Christian Raschka
ist Leiter Marketing & Key Account Management bei Toshiba Klimasysteme, 85716 Unterschleißheim, info@toshiba-hvac.de, www.toshiba-klima.de
2 Hydronikmodul der ESTIA-Wärmepumpe.
