DE29720377U1 - Wärmedämmendes Gehäuse oder Rahmen zur Integration von solarthermischen Wandlern in Gebäudefassaden - Google Patents
Wärmedämmendes Gehäuse oder Rahmen zur Integration von solarthermischen Wandlern in GebäudefassadenInfo
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Description
Kollektorgehäuse zur Fassaden integration Seite -3-
Die Erfindung bezieht sich auf ein wärmedämmendes Gehäuse oder Rahmen zur Integration
von solarthermischen Wandlern in Gebäudefassaden, vorzugsweise Wärmedämmverbundsysteme,
mit mindestens einem Solarabsorber und mindestens einer frontseitigen transparenten Abdeckung, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bekanntlich versteht man unter solarthermischen Wandlern alle Arten von aktiven
Sonnenkollektoren und passiv wirkenden solarthermischen Elementen (z.B. transparente
Wärmedämmung). Solarthermische Wandler besitzen einen Solarabsorber, dessen Aufgabe es ist, die einfallende Sonnenstrahlung in Wärme umzuwandeln und einer
Nutzung zuzuführen. Die Nutzung kann auf verschiedene Weise erfolgen.
Bei aktiven Systemen wird die Wärme durch ein Wärmeträgerfluid abgeführt und kann
einem Verbraucher (z.B. Warmwasserbereitung) zur Verfügung gestellt werden.
Passive Systeme benötigen keine gesonderten Komponenten für den Wärmetransport
und die Speicherung (wie z.B. Rohrleitungen, Pumpen, Warmwasserspeicher etc.).
Die Energie wird durch Teile des Gebäudes (z.B. Wände oder Fenster) transportiert
und im Gebäude selbst gespeichert (z.B. Wände, Decken).
Man kennt solarthermische Wandler, die auf eine senkrechte Fassade montiert werden.
Thermische Sonnenkollektoren als Komponenten von aktiven thermischen Solarsystemen
werden dabei als Module auf die Fassade (z.B. Klinkerfassade, Holzfassade, Wärmedämmverbundsystem etc.) montiert. Der Kollektor ist kein Bestandteil der Fassade,
sondern eine zusätzliche Komponente.
Man kennt weiterhin in eine Holzständerbauweise integrierte Kollektoren mit einem
Rahmen aus Holz und/oder Aluminium (Fa. Doma, Fa. Wagner), die mit oder ohne Hinterlüftung
ausgeführt werden. Hierbei ersetzt der Kollektor Teile der Fassade.
Bekanntlich sind transparente Wärmedämmsysteme passiv solare Komponenten, bei
denen der Wärmetransport vom Absorber ins Gebäudeinnere über Wärmeleitung durch die Außenwand erfolgt. Diese Wärme trägt zur Reduzierung des Raumheizwärmebedarfs
bei. Transparente Wärmedämmsysteme sind fassadenintegriert, z.B. in Form von TWD- Scheibenpaketen, die in eine Ständerkonstruktion eingebaut werden
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Kollektorgehäuse zur Fassadenintegration Seite -A-
(Fa. Okalux, Fa. Schott) oder als transparentes Wärmedämmverbundsystem (Fa. Sto
AG). Das System StoThermSolar besteht aus einer Platte aus transparentem kapillarem
Material, die fugenlos in ein Wärmedämmverbundsystem gleicher Dicke eingebracht wird.
Man kennt weiterhin transparente Wärmedämmsysteme mit Flüssigkeitskühlung
(Kopplung von passiven und aktiven Systemen), die fassadenintegriert sind. Sie besitzen
unter dem Absorber ein Rohrleitungssystem, das bei Bedarf die Wärme an einen Fluidkreislauf übertragen kann (Literatur: Feiten, Janßen, Rockendorf, The Transparently
Insulated Hybrid Wall with Integrated Absorber for Liquid Cooling, Solar Energy,
Vol. 58, 1996). Die aktive Kühlung wirkt dabei zum einen als Überhitzungsschutz, zum
anderen kann die abgeführte Wärme einer Nutzung zugeführt werden.
Man kennt für den Einsatz in thermischen Sonnenkollektoren Gehäuse in Wannenform
aus z.B. organischem Schaumstoff (Fa. Solko, Fa. SEAB), die zum Schutz nach außen
mit Aluminiumfolie kaschiert sind oder Gehäusekörper aus Porenbeton oder Gipsschaum
(Fa. Alligator).
Bis auf das o.g. System StoThermSolar ist keine Lösung bekannt, in der solarthermische
Wandler einfach, lücken- und wärmebrückenfrei in gängige Gebäudefassaden wie z.B. Wärmedämmverbundsysteme und Sichtmauerwerk integriert werden. Die genannten
Fassadentypen besitzen einen großen Marktanteil in Deutschland.
Beim System StoThermSolar wird der Raum zwischen äußerer Abdeckung und dem
Mauerwerk mit dem Kapillarmaterial vollständig ausgefüllt. Dies ist zwingend für die
Stabilität des Fassadenelements notwendig. Dieser Aufbau bringt zwei Nachteile mit
sich: Zum einen ist man in der Wahl der Stärke des Elements angewiesen auf die Verfügbarkeit
des entsprechend dicken Kapillarmaterials. Weiterhin ist man bei der Wahl möglicher Einbauten stark eingeschränkt. Z.B. sind flüssigkeitsgekühlte Metallabsober
mit selektiver Beschichtung nicht integrierbar.
Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, eine einfach zu montierende, kostengünstige,
lückenlose und wärmebrückenfreie Integrationsmöglichkeit für solarthermische
Wandler als aktive Komponenten (Kollektor) und/oder als passive Komponenten (transparente Wärmedämmung) in Gebäudefassaden wie z.B. Wärmedämmverbundsysteme
zu schaffen, die eine hohe Variabilität bezüglich der Anpassung an unterInstitut
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Kollektorgehäuse zur Fassadenintegration Seite -5-
schiedliche Fassaden aufweist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im
kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 enthaltenen Merkmale gelöst, wobei zweckmäßige
Weiterbildungen der Erfindung durch die in den Unteransprüchen enthaltenen Merkmale gekennzeichnet sind.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Gehäuse oder Rahmen
aus Baustoffen mit geringer Wärmeleitfähigkeit, z.B. mineralischen Baustoffe wie Porenbeton
oder organischen Schaumstoffen wie Polyurethan, derart ausgebildet ist, daß durch Integration einzelner Komponenten ein aktiver und/oder passiver solarthermischer
Wandler entsteht und dieser einfach in die Gebäudefassade zu integrieren ist.
Man erreicht nämlich dadurch, daß das Gehäuse bzw. der Rahmen aus Wärmedämmstoffen
besteht, eine einfache Möglichkeit der Montage. Das Gehäuse bzw. der Rahmen ist an der Rückseite eben, flächig ausgeführt, wodurch eine Klebe- bzw. Putzverbindung
mit dem Mauerwerk lückenfrei möglich ist. Die Verbindung kann auch mechanisch (z.B. geschraubt und/oder gedübelt) ausgeführt sein. Somit ist die Montage
mit den auf Baustellen üblichen Werkzeugen und Zusatzstoffen möglich. Durch die Wahl der Baustoffe können die thermischen Ausdehnungskoeffizienten denen der
Fassade angepaßt werden.
Das Gehäuse bzw. der Rahmen ist an den Seiten eben und flächig ausgeführt. Hierdurch
erreicht man, daß nach der Integration eine lückenfreie Oberfläche des betreffenden
Fassadenabschnitts vorhanden ist. Durch die geringe Wärmeleitfähigkeit des Gehäuse- bzw. Rahmenmaterials entstehen bei der Integration in die Gebäudefassade
keine zusätzlichen Wärmebrücken.
An der Frontseite des Gehäuses bzw.des Rahmens ist eine ebene, umlaufende Auflagefläche
vorhanden, wodurch eine transparente Abdeckung, vorzugsweise eine Glasscheibe, einfach (z.B. mittels Klebung oder mittels verschraubtem Glashalteprofil)
angebracht werden kann. Um die Transmissionswärmeverluste zu verringern, ist es möglich, eine Wärmeschutzverglasung einzusetzen. Eine weitere Möglichkeit, die
Wärmeverluste zu senken, besteht darin, in den Raum zwischen dem Solarabsorber und der Glasscheibe transparentes Wärmedämm- Material (z.B. Kapillarstrukturen)
oder eine weitere transparente Abdeckung (z.B. eine Folie) einzubringen. Bei Bedarf
kann eine Vorrichtung zur Vermeidung von Überhitzung integriert werden (z.B. thermo-
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&phgr;· ·
Kollektorgehäuse zur Fassadenintegration Seite -6-
trope Beschichtung der transparenten Abdeckung, Prismenscheibe zur sonnenstandsabhängigen
Reflexion etc.).
Der Solarabsorber kann fluidgekühlt (aktiv) oder ohne Fluidkanal (passiv) ausgeführt
sein. Er besteht aus Materialien, die vorzugsweise eine höhere Wärmeleitfähigkeit als
das Gehäusematerial aufweisen und wird in das Gehäuse eingelegt, befestigt oder am
Rahmen bzw. der Gebäudewand adhäsiv, mechanisch oder über eine Putzverbindung
fixiert.
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Kollektorgehäuse zur Fassadenintegration Seite -7-
Nachführend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen
beschrieben. Es zeigen:
Fig.1 eine Ausführung der Erfindung als Rahmen für einen fluidgekühlten Solarabsorber.
Fig.2 eine Ausführung der Erfindung als Gehäuse für einen fluidgekühlten Solarabsorber.
Fig.3 eine Ausführung der Erfindung als Rahmen mit rückseitig montiertem,
nicht aktiv gekühltem Solarabsorber.
nicht aktiv gekühltem Solarabsorber.
Fig.4 eine in eine Gebäudefassade integrierte Ausführung der Erfindung als
Rahmen. Die Gebäudewand dient dabei als Solarabsorber.
Rahmen. Die Gebäudewand dient dabei als Solarabsorber.
Fig.5 eine in eine Gebäudefassade integrierte Ausführung der Erfindung als
Gehäuse für flüssigkeitsgekühlte Solarabsorber.
Gehäuse für flüssigkeitsgekühlte Solarabsorber.
Fig.1 zeigt eine Ausführung der Erfindung, bei derein Rahmenelement (1), aus
Materialien mit geringer thermischer Leitfähigkeit frontseitig eine transparente
Abdeckung (2) (z.B. eine Glasscheibe) enthält. Diese kann mechanisch (z.B. Verschraubung)
oder adhäsiv (z.B. Klebung) am Rahmen befestigt werden. Der Solarabsorber (3), mit integriertem Fluidkanal (4) ist aus einem Material mit höherer
thermischer Leitfähigkeit (z.B. Faserbeton) gefertigt und als Rückseite an den Rahmen befestigt. Der Solarabsorber kann adhäsiv, über eine Putzverbindung
oder mechanisch am Rahmen fixiert werden. Fällt Solarstrahlung durch die frontseitige
transparente Abdeckung (2), so wird sie an der Oberfläche des Solarabsorbers (3) absorbiert und in Wärme umgewandelt. Diese Wärme kann mit Hilfe
eines Wärmeträgers, welcher durch die Fluidkanäle (4) 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 mit geringem
thermischen Leitwert werden in Verbindung mit der transparenten Abdek-
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Kollektorgehäuse zur Fassadenintegration Seite -8-
kung die thermischen Energieverluste des Elements verringert. Die Fertigung des
Rahmens aus Materialien wie z.B. Porenbeton, Mineralschaumplatten oder organischen
Schaumplatten macht eine einfache Integration des solarthermischen Wandlers möglich. Der Rahmen kann einfach am Mauerwerk mechanisch (z.B.
Verschraubung), durch Klebung oder durch Putz fixiert werden. Durch die seitlich
eben und flächig ausgeführte Außenwandung ist eine lückenlose, wärmebrükkenfreie
Montage in die angrenzende Gebäudehülle (z.B. Wärmedämm Verbundsystem oder massives Sichtmauerwerk) möglich.
Fig.2 zeigt eine modifizierte Ausführung der Erfindung, bei der der Solarabsorber
(3) mit den Fluidkanälen (4) in ein Gehäuse (5) aus Materialien mit geringer thermischer
Leitfähigkeit eingelegt ist. Der Solarabsorber (3) besteht aus Materialen mit hoher thermischer Leitfähigkeit (z.B. Aluminium, Kupfer) und ist derart gestaltet,
daß die Oberfläche einen hohen Absorptionskoeffizienten aufweist. Die Oberfläche
ist vorzugsweise selektiv beschichtet. Der Solarabsorber (3) kann in dem Gehäuse mechanisch (z.B. durch Klemmung, Verschraubung) oder adhäsiv (z.B.
durch Klebung) fixiert werden. Das Funktionsprinzip ist wie in Fig.1 beschrieben.
Fig.3 zeigt eine Ausführung der Erfindung, bei der ein Rahmenelement (1) frontseitig
mit einer transparenten Abdeckung (2) (z.B. einer Einfachglasscheibe oder einem Isolierglasverbund) versehen ist. Die transparente Abdeckung kann wie
oben beschrieben am Rahmen montiert werden. Eine Rückwand aus Materialien (z.B. Faserbeton) mit einer absorbierenden Oberfläche dient als Solarabsorber
(3). Eine solche Ausführung der Erfindung wirkt als transparentes Wärmedämm-Modul.
Um die Transmissionswärmeverluste zu reduzieren, ist es möglich, in das
Innere des Rahmens zusätzlich transparente Wärmedämm- Materialien (6) einzubringen.
Fig.4 zeigt eine Ausführung der Erfindung, bei der ein Rahmen (1) auf ein Mauerwerk
(8) aufgebracht ist. Die Fixierung des Rahmens kann mechanisch (z.B. durch Verschraubung), adhäsiv (z.B. durch Klebung) oder durch eine Putzschicht
vorgenommen werden. Auf das Mauerwerk (8) ist hierbei eine Schicht mit absorbierender
Oberfläche (z.B. eine Farbschicht) aufgetragen, die als Solarabsorber (3) wirkt. Die durch die transparente Abdeckung (2) einfallende Sonnenstrahlung
wird am Solarabsorber absorbiert und in Wärmeenergie umgewandelt. Der Zwi-
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Kollektorgehäuse zur Fassadenintegration Seite -9-
schenraum zwischen der Wand und der transparenten Abdeckung kann wie in
Fig.3 dargestellt gestaltet werden. Bei dieser Ausführung wirkt das Element nach
dem eingangs beschriebenen Prinzip der transparenten Wärmedämmung. Das Rahmenelement (1) ist direkt auf dem Mauerwerk fixiert. Die Wärmedämmung eines
Wärmedämm Verbundsystems (7) grenzt direkt an den Rahmen an, wodurch
eine lückenfreie Oberfläche des betreffenden Fassadenabschnitts entsteht. Es ist
möglich, die Oberfläche bis an die Glasscheibe heran mit einem gemeinsamen Deckputz zu versehen. Es entstehen keine zusätzlichen Wärmebrücken.
Fig.5 zeigt die Integration eines solarthermischen Wandlers in ein Wärmedämmverbundsystem
oder ein Sichtmauerwerk. Das Gehäuse (5) kann am Mauerwerk (8) mechanisch (z.B. durch Verschraubung), adhäsiv (z.B. durch Klebung) oder
durch eine Putzschicht befestigt werden. Die transparente Abdeckung (2) ist am Gehäuse (5) mittels verschraubtem Profil (9) angebracht und schließt mit der
Wärmedämmung bzw. dem Sichtmauerwerk (7) ab.
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Claims (3)
1. Wärmedämmendes Gehäuse (5) oder Rahmen (1) zur Integration von solarthermischen
Wandlern in Gebäudefassaden, vorzugsweise Wärmedämmverbundsysteme, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuse- bzw. Rahmenkonstruktion aus Materialien
mit geringer Wärmeleitfähigkeit, vorzugsweise mineralischen Baustoffen, und einem
der Gebäudefassade ähnlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten besteht, die Gehäuse- bzw. Rahmenaußenwände seitlich und rückseitig flächig ausgeführt sind,
wodurch eine lücken- und wärmebrückenfreie Integration in Gebäudefassaden, durch
einfache Montage, vorzugsweise geschraubt, geklebt oder mittels Putzschicht befestigt,
ermöglicht wird und frontseitig eine umlaufende Fläche vorhanden ist, wodurch mindestens eine transparente Abdeckung (2) adhäsiv oder mechanisch befestigt werden
kann.
2. Wärmedämmendes Gehäuse (5) oder Rahmen (1) zur Integration von solarthermischen
Wandlern in Gebäudefassaden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens ein Solarabsorber (3), vorzugsweise aus Materialien mit höherer Wärmeleitfähigkeit
als das Gehäuse- bzw. Rahmenmaterial, mechanisch, adhäsiv oder mittels Putzschicht integriert werden kann.
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Kollektorgehäuse zur Fassadenintegration Seite -2-
3. Wärmedämmendes Gehäuse (5) oder Rahmen (1) zur Integration von solarthermischen
Wandlern in Gebäudefassaden nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen transparenter Abdeckung (2) und Solarabsorber (3)
transparentes Wärmedämm- Material (6), vorzugsweise als Folie oder Kapillarstruktur
ausgebildet, eingebracht werden kann.
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