DE19851926C2 - Vorrichtung zur Integration eines Solarabsorbers mit transparenter Abdeckung in ein Wärmedämmverbundsystem einer Gebäudefassade - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Integration eines Solarabsorbers (4) mit transparenter Abdeckung (3) in ein Wärmedämmverbundsystem (7), das an eine Gebäudewand (6) angebracht ist. DOLLAR A Diese Vorrichtung besteht aus einem Rahmen (1), der aus Baustoffen geringer Wärmeleitfähigkeit hergestellt ist, wobei die der Gebäudeoberfläche (6) zugewandte Seite und die dem Wärmedämmverbundsystem (7) zugewandten Seiten des Rahmens (1) jeweils flächig ausgebildet sind und die Frontseite des Rahmens (1) eine ebene Auflagefläche (2) für die transparente Abdeckung (3) aufweist. Dieser Rahmen (1) ist an der Gebäudefassade (6) befestigt. DOLLAR A Mit dem erfindungsgemäßen wärmedämmenden Rahmen (1) ist eine montagefreundliche und lückenlose Integration von Solarabsorbern (4) mit transparenter Abdeckung (3) in Wärmedämmverbundsysteme (7) mit geringer Wärmebrückenwirkung möglich.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Integration eines Solarabsorbers mit transparenter Abdeckung in ein Wärme­ dämmverbundsystem einer Gebäudefassade

Durch die DE 195 43 727 C2 ist ein transparentes Wärmedämmver­ bundsystem bekannt, das aus einer Platte aus transparentem ka­ pillarem Material besteht, die fugenlos in ein Wärmedämmverbundsystem gleicher Dicke eingebracht wird. Eine transparente Abdeckscheibe ist über eine Armierungseinlage auf die Platte aus transparentem kapillarem Material aufgeklebt. Mit diesem Aufbau kann ein Solarabsorber mit transparenter Ab­ deckung, aber ohne transparentes kapillares Wärmedämmaterial in ein Wärmedämmverbundsystem nicht integriert werden.

Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, eine einfach zu montierende, lückenlose Integrationsmöglichkeit mit geringer Wärmebrückenwirkung für die transparente Abdeckung von So­ larabsorbern in ein Wärmedämmverbundsystem an Gebäudefassaden zu schaffen, die eine hohe Variabilität bezüglich der Anpassung an unterschiedliche Fassaden aufweist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Rahmen gelöst, der aus Baustoffen mit geringer Wärmeleitfähigkeit hergestellt ist, z. B. aus mineralischen Baustoffen wie Porenbeton oder or­ ganischen Schaumstoffen wie Polyurethan. Durch die Wahl der Baustoffe können die thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Rahmens denen der Wand angepaßt werden. Die der Gebäudeoberfläche zugewandte Seite des Rahmens und die dem Wärmedämmver­ bundsystem zugewandten Seiten des Rahmens sind jeweils flächig ausgebildet. Die Frontseite des Rahmens weist eine ebene Auf­ lagefläche für die transparente Abdeckung auf. Der Rahmen ist an der Gebäudefassade befestigt.

Man erreicht durch diese Vorrichtung eine einfache Möglichkeit der Montage. Da der Rahmen an der Rückseite flächig ausgeführt ist, ist eine Klebe- bzw. Putzverbindung lückenfrei möglich. Die Verbindung kann auch mechanisch (z. B. geschraubt und/oder gedübelt) ausgeführt sein.

Der Rahmen ist an den Seiten flächig ausgeführt. Hierdurch erreicht man, daß nach der Integration eine lückenfreie Ober­ fläche des betreffenden Fassadenabschnitts vorhanden ist. Durch die geringe Wärmeleitfähigkeit des Rahmenmaterials entsteht bei der Integration in die Gebäudefassade nur eine sehr geringe Wärmebrückenwirkung.

An der Frontseite des Rahmens ist eine Kontaktfläche, z. B. als ebene umlaufende Auflagefläche oder Nut vorhanden, wodurch eine transparente Abdeckung, vorzugsweise eine Glasscheibe, einfach (z. B. mittels Klebung oder mittels verschraubtem Glashalteprofil oder durch Einlegen in eine im Rahmenprofil integrierte Nut) angebracht werden kann. Um die Transmissions­ wärmeverluste zu verringern, ist es möglich, eine Isolier- oder Wärmeschutzverglasung einzusetzen. Eine weitere Möglichkeit, die Wärmeverluste zu senken, besteht darin, in den Raum zwischen dem Solarabsorber und der Glasscheibe transparentes Wärmedämmaterial (z. B. aus transparentem Kapillarmaterial) oder eine weitere transparente Abdeckung (z. B. eine Folie) ein­ zubringen. Bei Bedarf kann eine Vorrichtung zur Vermeidung von Überhitzung integriert werden (z. B. thermotrope Beschichtung der transparenten Abdeckung, Prismenscheibe zur sonnenstands­ abhängigen Reflexion etc.).

Der Solarabsorber kann fluidgekühlt (aktiv) oder ohne Fluid­ kanal (passiv) ausgeführt sein. Er besteht aus Materialien, die vorzugsweise eine höhere Wärmeleitfähigkeit als das Rahmen­ material aufweisen und wird in den Rahmen eingelegt, befestigt oder am Rahmen adhäsiv, mechanisch, formschlüssig oder über eine Putzverbindung fixiert. Die Gebäudewand selbst kann als Absorber dienen, ihre Effektivität kann durch eine ent­ sprechende Beschichtung, z. B. einen dunklen Anstrich erhöht werden. Solarthermisch aktive und passive Ausführungen können im eingebauten Zustand (von vorn betrachtet) gleich aussehen. Somit ist eine architektonisch ansprechende Integration aktiver und passiver Wandler in der gleichen Fassade leicht realisierbar.

Anhand der als Zeichnungen beigefügten bevorzugten Aus­ führungsbeispiele wird die Erfindung näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Ausführung der Erfindung mit einem fluid­ gekühlten Solarabsorber, zur Integration in ein Wärmedämmverbundsystem,

Fig. 2 eine Ausführung der Erfindung als transparente Wärmedämmung, zur Integration in ein Wärmedämm­ verbundsystem,

Fig. 3 eine Ausführung der Erfindung, bei der der Rahmen variabel durch Zusammenfügen verschiedener Rahmen­ module in Form und Größe modifiziert werden kann,

Fig. 4 eine Ausführung der Erfindung als aktiver solar­ thermischer Wandler mit rückseitiger Wärmedämmung (Sonnenkollektor),

Fig. 5 eine Ausführung der Erfindung als transparente Wärmedämmung mit Zweischeibenverglasung,

Fig. 6 eine Ausführung der Erfindung als flüssigkeits­ gekühlter aktiver Solarwandler (Sonnenkollektor)in eine Gebäudefassade integriert,

Fig. 7 eine Ausführung der Erfindung als aktiver und passiver fassadenintegrierter solarthermischer Wandler.

Fig. 1 zeigt eine Ausführung des erfindungsgemäßen wärme­ dämmenden Rahmens zur Integration von Solarabsorbern mit transparenter Abdeckung in Gebäudefassaden, bei der das Rah­ menelement (1), das aus Material mit geringer thermischer Leitfähigkeit besteht, frontseitig eine umlaufende Auflage­ fläche (2) zur Befestigung einer transparenten Abdeckung (3) (z. B. eine Glasscheibe) enthält. Die transparente Abdeckung (3) kann hier mechanisch (z. B. Verschraubung mittels Glashal­ teprofil) oder adhäsiv (z. B. Klebung) am Rahmen (1) befestigt werden. Der Solarabsorber (4) mit integriertem Fluidkanal (5) ist aus einem Material mit höherer thermischer Leitfähigkeit (z. B. Kupfer) gefertigt und in den Rahmen eingebracht. Der So­ larabsorber kann adhäsiv, über eine Putzverbindung, mecha­ nisch oder formschlüssig am Rahmen (1) und/oder an der Gebäudewand (6) fixiert werden. Der Rahmen (1), die transpa­ rente Abdeckung (3) und der Solarabsorber (4) können als Ge­ samtelement vorgefertigt oder an der Baustelle in Einzelteilen in das Wärmedämmverbundsystem (7) integriert werden. Hierzu wird der Rahmen (1) in eine Aussparung der Wärmedämmung (7) eingebracht bzw. die Wärmedämmung (7) wird um das vorher mon­ tierte Modul bzw. den Rahmen (1) angebracht. Der Rahmen (1) kann einfach am Mauerwerk (6) mechanisch (z. B. Verschraubung), adhäsiv (z. B. Klebung) oder durch Putz fixiert werden. Durch die seitlich eben und flächig aus­ geführte Außenwandung des Rahmens (1) ist eine lückenlose Mon­ tage mit geringer Wärmebrückenwirkung in die angrenzende Gebäudehülle (7) möglich. Die Fertigung des Rahmens (1) aus Materialien mit der Gebäudewand (6) ähnlichem thermischen Aus­ dehnungskoeffizienten wie z. B. Porenbeton oder Mineralschaum ermöglichen eine einfache Integration ohne aufwendige Deh­ nungsfugen.

Fällt Solarstrahlung durch die frontseitige transparente Abdeckung (3), so wird sie an der Oberfläche des Solarabsorbers (4) absorbiert und in Wärme umgewandelt. Diese Wärme kann mit Hilfe eines Wärmeträgers, welcher durch die Fluidkanäle (5) strömt, einer Nutzung zugeführt werden (aktiver Betrieb). Da keine rückseitige Wärmedämmung vorhanden ist, wird bei Nichtdurchströmung ein großer Anteil der Wärme durch Leitung an das Gebäudeinnere abgeführt (passiver Betrieb). Durch den Rahmen (1) mit geringem thermischen Leitwert werden in Verbindung mit der transparenten Abdeckung (3) die thermischen Energieverluste des Elements verringert.

Fig. 2 zeigt eine Ausführung der Erfindung, bei der der Rahmen (1) frontseitig mit einer transparenten Abdeckung (3) (z. B. einer Einfachglasscheibe) versehen ist. Die transparente Ab­ deckung (3) kann wie oben beschrieben am Rahmen (1) montiert werden. Der Solarabsorber (4) ist direkt auf die Gebäudewand (6) aufgebracht (z. B. durch einen schwarzen Anstrich). Um die frontseitigen Wärmeverluste zu reduzieren, ist es möglich, in das Innere des Rahmens (1) zusätzlich transparente Wärme­ dämmaterialien (8) (z. B. in Form von transparentem Kapillar­ material) einzubringen. Die Montage kann wie in Fig. 1 beschrieben erfolgen. Diese Ausführung wirkt als passiver Solarenergiewandler, bei dem der Wärmetransport vom Absorber (4) durch Wärmeleitung in das Gebäudeinnere erfolgt. Die Wärme heizt das Gebäudeinnere.

Fig. 3 zeigt eine Ausführung der Erfindung, bei der der Rahmen aus mehreren Rahmensegmenten (9) zusammengesetzt wird. Fig. 3a zeigt die Frontalansicht von Ausführungen solcher Rahmen­ segmente (9). In diese Rahmensegmente (9) kann eine Nut (10) eingebracht werden, in die eine transparente Abdeckung eingebracht wird. Durch das Zusammensetzen der einzelnen Rahmen­ segmente (9) entsteht der Rahmen (Fig. 3b). Die transparente Abdeckung kann in der Nut (10) formschlüssig fixiert werden. Durch solche Rahmensegmente (9) kann der Rahmen individuell an die zur Verfügung stehende Fläche in Größe und Form angepaßt werden. Daher ist eine angepaßte Fertigung von kompletten Mo­ dulen möglich. Gerade bei großen Rahmen bietet dieser Aufbau aus standardisierten Halbzeugen neben der hohen Flexibilität den Vorteil einer einfacheren Montage, da die einzelnen Rahmensegmente (9) leichter sind als ein Rahmen aus einem Formstück. Somit wird die Vor-Ort-Fertigung auf der Baustelle begünstigt.

Fig. 4 zeigt eine Ausführung der Erfindung, durch die ein rein aktiver solarthermischer Wandler (Sonnenkollektor) in ein Wärmedämmverbundsystem (7) integriert ist. Hierzu ist rück­ seitig eine Wärmedämmung (11) angebracht. Diese Wärmedämmung kann direkt am Rahmen (1) bei einer Vormontage integriert wer­ den oder auf der Baustelle zuerst an der Gebäudewand (6) befe­ stigt werden. Die Fertigung eines kompletten Formteils, bestehend aus dem seitlichen Rahmen (1) mit integrierter Rück­ seitendämmung (11), kann alternativ zu der hier dargestellten Ausführung erfolgen. Durch die rückseitige Dämmung (11) ist der Absorber (4) vom Gebäude weitgehend thermisch entkoppelt, wodurch nur sehr geringe passive Gewinne an das Gebäude durch Wärmeleitung in das Gebäudeinnere abgegeben werden. Hierdurch steigen die aktiven solarthermischen Gewinne. Weiterhin wird die Gebäudewand (6) vor hohen Temperaturen geschützt. Die Rückseitendämmung (11) kann aus dem gleichen Material wie der Rahmen (1) oder aus einem anderen geeigneten Dämmstoff beste­ hen. Durch die variable Stärke der Rückseitendämmung (11) kann eine Anpassung eines standardisierten Rahmens (1) an unterschiedliche starke Ausführungen des Wärmedämmverbundsystems (7) erfolgen. Die transparente Abdeckung (3) ist in eine Nut (10), wie in Fig. 3 beschrieben, eingebracht.

Fig. 5 zeigt eine Ausführung der Erfindung, durch die ein pas­ siver solarthermischer Wandler, der wie bei Fig. 2 beschrieben funktioniert, integriert werden kann. Um die frontseitigen Wärmeverluste zu verringern, ist die transparente Abdeckung (3) als Isolierglasverbund oder Wärmeschutzverglasung ausge­ führt.

Fig. 6 zeigt eine Ausführung der Erfindung, bei der ein aktiver solarthermischer Wandler in ein Wärmedämmverbundsystem inte­ griert ist. Die Funktionsweise ist wie bei Fig. 4 beschrieben. Die als Isolierverglasung ausgeführte transparente Abdeckung (3) ist am Rahmen (1) in einer als Auflagefläche wirkenden um­ laufenden Vertiefung (2) eingesetzt. Zwischen Absorber (4) und Gebäudewand (6) ist eine Wärmedämmung (12) in den Rahmen ein­ gelegt. Die Festigkeitsanforderungen an die Wärmedämmung (12) sind geringer als bei der in Fig. 4 beschriebenen Ausführung mit Wärmedämmung (11). Durch die frontseitig ebene Ausführung der Oberfläche des Gesamtaufbaus ist es möglich, den Deckputz (13) bis an die transparente Abdeckung (3) heranzuführen, was sich positiv auf das Erscheinungsbild auswirkt.

Fig. 7 zeigt eine Ausführung der Erfindung, bei der ein akti­ ver und passiver solarthermischer Wandler in ein Wärmedämmver­ bundsystem integriert ist. Die Funktionsweise ist wie bei Fig. 1 beschrieben. Im Unterschied zu der Ausführung aus Fig. 1 be­ steht der Solarabsorber (4) aus Rohren (5) (z. B. Rohrmäander oder Rohrregister), die auf die Wand (6) aufgebracht werden und in einen geeigneten Material, z. B. einem Putz, eingebettet werden. Dieses Material kann absorbierend beschichtet werden. Als transparente Abdeckung (3) wird eine Isolierverglasung eingesetzt. Eine hier nicht als Figur dargestellte Variante der Ausführung von Fig. 7 besteht darin, daß der Absorber (4) und der Rahmen (1) aus einem Teil gefertigt werden.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Integration eines Solarabsorbers (4) mit transparenter Abdeckung (3) in ein Wärmedämmverbundsystem (7) einer Gebäudefassade (6) dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Vorrichtung aus einem Rahmen (1) besteht, der aus Baustoffen geringer Wärmeleitfähigkeit hergestellt ist,
• - wobei die der Gebäudeoberfläche (6) zugewandte Seite und die dem Wärmedämmverbundsystem (7) zugewandten Sei­ ten des Rahmens (1) jeweils flächig ausgebildet sind und die Frontseite des Rahmens (1) eine ebene Auflage­ fläche (2) für die transparente Abdeckung (3) aufweist, und
• - daß der Rahmen (1) an der Gebäudefassade (6) befestigt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagefläche (2) umlaufend ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Rahmen (1) aus mindestens zwei Formteilen (9)zusammengesetzt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die transparente Abdeckung (3) aus einer Einfachglasscheibe oder aus einer Isolierverglasung mit mehreren Scheiben besteht.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Raum zwischen dem in dem Rahmen (1) befestigten Solarabsorber (4) und der transparenten Abdec­ kung (3) transparentes Wärmedämmaterial (8) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen dem Rahmen (1) und der Gebäude­ fassade (6) eine Wärmedämmung (11) angeordnet ist.