DE202011052553U1

DE202011052553U1 - Funktionale Lüftungsfassade

Info

Publication number: DE202011052553U1
Application number: DE202011052553U
Authority: DE
Original assignee: Ideefa & Co KG GmbH
Current assignee: Ideefa & Co KG GmbH
Priority date: 2011-12-31
Filing date: 2011-12-31
Publication date: 2012-02-27
Anticipated expiration: 2022-01-01

Abstract

Funktionale Lüftungsfassade, dadurch gekennzeichnet, daß sie a) mindestens ein Phovoltaikmodul (1) enthält, b) über mindestens eine Luftzutrittsöffnung verfügt, c) mindestens eine Dämmschicht (3) aufweist und d) einen zwischen Photovoltaikmodul und Dämmschicht liegenden Lüftungskanal (2) aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine funktionale Lüftungsfassade, die gleichzeitig Strom und warme Luft, vorzugsweise zur Ausströmung an Wärmepumpen liefert sowie ein funktionales Dämmelement zum Aufbau einer solchen Lüftungsfassade.
Der Bedarf an energiesparenden Gebäuden wächst kontinuierlich und mit beträchtlicher Geschwindigkeit. Waren vor einigen Jahren noch sogenannte ”Niedrigenergiehäuser” das gewünschte Ziel, so orientiert sich der zukünftige Bedarf an Bauten, die den sogenannten „Plus-Energie-Standard” des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS) erfüllen, d. h., daß sie mehr Energie erzeugen müssen als sie verbrauchen.
Wärmedämmsysteme für Häuserfassaden sind in der Bautechnik hinlänglich bekannt. Zur Wärmedämmung von Außenwänden werden in der Regel Isolierstoffplatten aus unterschiedlichsten Materialien eingesetzt. Breite Verwendung finden in der Isoliertechnik Dämmstoffplatten aus Styropor, Polyethylenschäumen, Steinwolle oder auch Glasfasern. Daneben sind ökologisch unbedenkliche Dämmstoffe wie Schafwolle oder aber Altpapierflocken im Spritzverfahren insbesondere für die Dachstuhlwärmedämmung gebräuchlich. Die Isolierstoffplatten für die Wärmedämmung von Gebäudeaußenflächen werden mittels unterschiedlicher Befestigungselemente von außen vor die Fassade gesetzt, verblendet oder mit einem Spezialputz versehen. All diesen Systemen ist jedoch gemein, daß sie rein passiv wirken und nicht in der Lage sind, einen nennenswerten Anteil der direkt eingestrahlten Solarenergie und der diffusen Wärmeenergie aus der Umgebung aufzunehmen und in technisch verwertbare Wärmeenergie zu verwandeln. Bekannt sind weiterhin auch Außenfassaden, die mit thermisch wirkenden Sonnenkollektoren belegt sind. Diese Anordnungen sind in der Lage, einen Teil der auftreffenden Strahlungsenergie der Sonne in Wärmeenergie auf einem heizungstechnisch nutzbaren Temperaturniveau umzuwandeln. Hierbei werden vorwiegend einfache Flachkollektoren, Vakuum-Flachkollektoren, seltener die in der Herstellung aufwendigeren Vakuum-Röhrenkollektoren mit hohen Wärmewirkungsgraden eingesetzt. Verwendung finden zum Teil auch einfache Sonnenkollektoren mit integriertem Warmwasserspeicher.
Weiterhin ist bekannt, Photovoltaikfassaden zur Energiegewinnung einzusetzen. Allerdings ist die bei solchen Fassaden zwingend erforderliche senkrechte Anordnung der Photovoltaikmodule (PV-Module) nicht die optimale Ausrichtung. Die Sonneneinstrahlung beträgt nur rund 70% im Vergleich zu einem Modul mit einem Neigungswinkel von 28 Grad. Außerdem ist die Gefahr der leistungsmindernden Verschattung größer als bei exponierten Dachflächen. Problematisch ist auch, daß der größte Teil der auf Photovoltaikmodule eingestrahlten Sonnenenergie auf der Rückseite der Module als Strahlungswärme anfällt, was sowohl die Leistungsfähigkeit und Lebensdauer der PV-Module reduziert als auch zu einer insbesondere im Sommer unerwünschten Überhitzung des hinter der Fassade liegenden Gebäudes führen und somit zusätzliche energieaufwendige Kühlung erforderlich machen kann. Aus diesem Grund haben einige Hersteller die Module zu multifunktionalen Isolierglaselementen weiterentwickelt, die jedoch in der Herstellung aufwendig und teuer und zudem sehr beschädigungsanfällig sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine energieerzeugende Fassadenkonstruktion mit möglichst hoher Ausbeute zu schaffen, die die Nachteile des Standes der Technik vermeidet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Bereitstellung einer funktionalen Lüftungsfassade, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie

a) mindestens ein Phovoltaikmodul (1) enthält,
b) über mindestens eine Luftzutrittsöffnung verfügt,
c) mindestens eine Dämmschicht (3) aufweist und
d) einen zwischen Photovoltaikmodul und Dämmschicht liegenden Lüftungskanal (2) aufweist.

Die für Anordnungen nach dem Stand der Technik problematische Tatsache, daß die auf die Photovoltaikmodule eingestrahlte Sonnenenergie größtenteils auf der Rückseite der Module als Strahlungswärme anfällt, wird erfindungsgemäß vorteilhaft genutzt. Die durch die Sonneneinstrahlung erwärmte Luftschicht steigt durch den Lüftungskanal (2) nach oben und transportiert somit die Wärmeenergie der Photovoltaikmodule (1) ab.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird diese erwärmte Luft durch mindestens eine Luftaustrittsöffnung im oberen Teil der Fassade wieder an die Umwelt abgegeben.
Gleichzeitig entzieht die aufsteigende Luftschicht im Lüftungskanal (2) Bauteilen, an denen sie vorbeiströmt, Wärmeenergie. Die im Gebäudeinneren befindliche Wärmeenergie diffundiert in Abhängigkeit von der Dicke und Qualität der Dämmschicht mehr oder weniger schnell durch die Außenwand des Bauwerks nach außen und wird über die vorbei strömende Luftschicht (2) aufgenommen und abtransportiert. Die Folge ist, daß das Gebäudeinnere gekühlt wird.
Die, in den Lüftungskanal (2) zwischen Dämmschicht (3) des Bauwerkes und vorgehängtem hinterlüftetem Photovoltaikmodul (1) nachströmende kühle Luftschicht kühlt die Photovoltaikmodule (1) und die Außenwand des Bauwerks (4 +3) zusätzlich. Vorteilhafterweise wird hierdurch erreicht, daß kühlere Photovoltaikmodule (1) effektiver Arbeiten und mehr Strom erzeugen als ungekühlte Photovoltaikmodule (1).
Verstärkt werden kann dieser Effekt durch eine zusätzliche Befeuchtungsanlage zur Befeuchtung der Photovoltaikmodule (1) und der Dämmschicht (3). Durch die einsetzenden Verdunstung der Feuchtigkeit auf der Oberfläche der Photovoltaikmodule und der Dämmschicht werden diese zusätzlich gekühlt.
Vorzugsweise sind die Luftzu- und austrittsöffnungen der Fassade regulierbar ausgestaltet, beispielsweise durch elektrisch steuerbare Lüftungsklappen, so daß beispielsweise gesteuert werden kann, ob die im Lüftungskanal aufsteigende erhitzte Luft nach außen abgegeben oder in das Gebäudeinnere geleitet werden soll.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält die Fassade mindestens ein Lüftungsrohr (6), das von der Gebäudeinnenseite durch Mauerwerk (4) und Dämmschicht (3) geführt in den Lüftungskanal (2) mündet. Das Lüftungsrohr ist vorzugsweise mit mindestens einem Rohrlüfter, bevorzugt mit mindestens einem Rohrlüfter mit Differenzlüfter, besonders bevorzugt zusätzlich mit einem Rohrwärmetauscher ausgestattet.
Vorzugsweise mündet das Lüftungsrohr auf der Gebäudeinnenseite in einen Filter (7).
Durch ein im oberen Teil der Fassade angebrachtes Lüftungsrohr (6) kann im Winter warme Luft zur Beheizung des Gebäudes in das Innere geführt werden.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform befindet sich im oberen Teil der Fassade, vorzugsweise direkt unter dem Dach des Gebäudes eine Wärmepumpe, besonders bevorzugt eine Luft-Wasser- oder eine Luft-Luft-Wärmepumpe, die die im Lüftungskanal (2) aufsteigende warme Luft auf ein höheres Temperaturniveau anhebt, um damit das Gebäude beheizen zu können.
Die Größe des Luftkanals steht in Abhängigkeit von benötigtem Volumenstrom, und kann durch den Fachmann entsprechend den baulichen Vorgaben dimensioniert werden. Typischerweise liegt die Größe des Luftkanals zwischen 5 cm und 40 cm.
Die erfindungsgemäße Lüftungsfassade kann ausschließlich aus Photovoltaikmodulen bestehen, oder – in den Bereichen, in denen keine Photovoltaikmodule gewünscht sind – sonstige thermisch absorptionsfähige Fassadenplatten enthalten. Geeignete Fassadenplatten sind zum Beispiel Mineralwerkstoff- oder Glasplatten, vorzugsweise dunkel oder schwarz gefärbt.
Erfindungsgemäß einsetzbar sind alle Photovoltaikmodule, die in einer Fassadenkonstruktion verbaut werden können, vorzugsweise Dünnschicht-Module (CdTe, CIGSSe, CIS, a-Si, μc-Si), besonders bevozugt CIS-basierte Dünnschichtmodule. Geeignet sind aber auch sonstige Photovoltaikmodule z. B. auf der Basis von mono- oder polykristallinem Silizium.
Die Fassade selber ist rechteckig gerastert und kann sowohl liegende, wie auch hochstehende Formate haben. Die Photovoltaikmodule sowie gegebenenfalls andere Fassadenelemente werden auf Profilrahmen zu einer Fassade montiert, wobei zwischen den einzelnen Bauelementen Zwischenräume verbleiben, die später mit Dichtungen versehen werden. Die elektrischen Leitungen werden in diese Zwischenräume geführt und können an nahezu beliebiger Stelle zur Raumseite der Fassade geführt werden.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein funktionales Dämmelement zum Aufbau einer erfindungsgemäßen funktionalen Lüftungsfassade, das ein Phovoltaikmodul (1) oder eine sonstige thermisch absorptionsfähige Fassadenplatte aufweist, wobei das erfindungsgemäße Dämmelement dazu bestimmt ist, an der Dämmschicht (3) befestigt zu werden.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen denkbar, die von dem erfindungsgemäßen Gedanken Gebrauch machen und deshalb ebenfalls in den Schutzbereich fallen.
Verzeichnis der Abbildungen (Figuren):
.: Grundriss der Lüftungsfassade
.: Lüftungsfassade im Schnitt.
Bezugszeichenliste

1: Photovoltaikmodul
2: Lüftungskanal
3: Dämmschicht
4: Mauerwerk
5: Blechverkleidung
6: Lüftungsrohr, gegebenenfalls mit Rohrlüfter und/oder Wärmetauscher
7: Filter

Claims

Funktionale Lüftungsfassade, dadurch gekennzeichnet, daß sie a) mindestens ein Phovoltaikmodul (1) enthält, b) über mindestens eine Luftzutrittsöffnung verfügt, c) mindestens eine Dämmschicht (3) aufweist und d) einen zwischen Photovoltaikmodul und Dämmschicht liegenden Lüftungskanal (2) aufweist.
Funktionale Lüftungsfassade nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine Luftaustrittsöffnung im oberen Teil der Fassade aufweist.
Funktionale Lüftungsfassade nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Luftzutrittsöffnung und die mindestens eine Luftaustrittsöffnung der Fassade regulierbar ausgestaltet sind.
Funktionale Lüftungsfassade nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine zusätzliche Befeuchtungsanlage zur Befeuchtung des mindestens einen Photovoltaikmoduls (1) und der mindestens einen Dämmschicht (3) aufweist.
Funktionale Lüftungsfassade nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Lüftungsrohr (6), das von der Gebäudeinnenseite durch Mauerwerk (4) und Dämmschicht (3) geführt in den Lüftungskanal (2) mündet, aufweist.
Funktionale Lüftungsfassade nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lüftungsrohr mit mindestens einem Rohrlüfter, bevorzugt mit mindestens einem Rohrlüfter mit Differenzlüfter, besonders bevorzugt zusätzlich mit einem Rohrwärmetauscher ausgestattet ist.
Funktionale Lüftungsfassade nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lüftungsrohr auf der Gebäudeinnenseite in einen Filter (7) mündet.
Funktionale Lüftungsfassade nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich im oberen Teil der Fassade, vorzugsweise direkt unter dem Dach des Gebäudes eine Wärmepumpe befindet, besonders bevorzugt eine Luft-Wasser- oder eine Luft-Luft-Wärmepumpe.
Funktionale Lüftungsfassade nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Luftkanals zwischen 5 cm und 40 cm liegt.
Funktionale Lüftungsfassade nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie rechteckig gerastert ist und sowohl liegende als auch hochstehende Formate aufweisen kann.
Funktionales Dämmelement zum Aufbau einer funktionalen Lüftungsfassade nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Phovoltaikmodul (1) oder eine sonstige thermisch absorptionsfähige Fassadenplatte aufweist, wobei das Dämmelement dazu bestimmt ist, an der Dämmschicht (3) befestigt zu werden.