DE3529493A1 - Fassadenkollektoranordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Fassadenkollektoranordnung mit einer transparenten oder transluzenten Wärmedämm­ schicht, die vor der Fassade eines Gebäudes angeordnet ist.

Solche Fassadenkollektoren sind aus der DE-OS 32 30 639 bekannt. Fassadenkollektoren nutzen effektiv das auf Häuserfassaden auftreffende Sonnenlicht zur Gebäude­ klimatisierung. Theoretisch wie auch experimentell konnte nachgewiesen werden, daß Heizenergieeinsparungen bis zu 80% möglich sind (A. Goetzberger, J. Schmid, V. Wittwer, W. Platzer, W. Stahl, Transparent Insulation System for Passive Solar Utilisation in Buildings; Tagungsbericht 5. Internationales Sonnenforum, Berlin, 624 (1984) DGS Sonnenenergie Verlags GmbH, München, 1984).

Bei Fassadenkollektoren mit einer transparenten Iso­ lation besteht während des Sommers die Gefahr einer zu großen Wärmeaufnahme und damit einer Überhitzung. Während der Nacht ergeben sich Wärmeverluste, die ein unerwünscht schnelles Auskühlen des Gebäudes verur­ sachen. Man hat daher bereits temporäre Abschattungs­ einrichtungen, insbesondere in Form eines Rollos vor­ geschlagen, um sommerliche Überhitzungsprobleme zu umgehen. Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Fassaden­ kollektoranordnung der eingangs genannten Art zu schaf­ fen, die entsprechend den jeweiligen Verhältnissen optimale Wärmedurchgangskoeffizienten aufweist und sich auf einfache Weise den verschiedenen Umgebungsbedin­ gungen anpassen läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Fassadenkollektor aus mehreren Fassadenkollektor­ elementen besteht, die jeweils einen Rahmen aufweisen, der auf seiner von der Fassade wegweisenden Seite die Wärmedämmschicht aufweist, hinter der eine Lamellen­ anordnung mit zwischen einem geschlossenen Zustand und geöffneten Zustand verschwenkbaren streifenförmigen Lamellen sowie eine Absorberfolie vergesehen sind, die sich bei geschlossenen Lamellen in einem vorbestimmten Abstand von der Fassade des Gebäudes ertreckt und die bei geöffneten Lamellen gegen die Fassadenfläche ange­ drückt ist.

Der Fassadenkollektor kann zwei Zustände einnehmen. Im Zustand 1 sind die Lamellen geöffnet und die Absorber­ folie ist an die Fassadenfläche angedrückt. In diesem Zustand mit hohem Wärmedurchgangskoeffizient und hoher Transmission dient der Fassadenkollektor zur optimalen Strahlungsnutzung und somit zur Erwärmung des Gebäudes. Im Zustand 2 sind die Lamellen geschlossen und die Absorberfolie befindet sich in dem vorbestimmten Ab­ stand vor der Fassadenfläche. Zu diesem Zustand hat der Fassadenkollektor einen niedrigen Wärmedurchgangsko­ effizienten und die Transmission ist gleich Null. Dieser Zustand 2 dient einerseits zur Reduzierung der Wärmeverluste des Gebäudes während der Nacht und ande­ rerseits zur Vermeidung der Überhitzung des Gebäudes während des Sommers. Die Erfindung ist derart ausge­ führt, daß der Fassadenkollektor nur diese beiden Zustände einnehmen kann. Außerdem erfüllt die Erfindung die sogenannte "Fail-Safe"-Funktion. Bei Ausfall der Energieversorgung für den Mechanismus zum Umschalten des Fassadenkollektors zwischen den Zuständen 1 und 2 nimmt der Fassadenkollektor automatisch Zustand 2 ein, wodurch die Überhitzungsgefahr beseitigt ist.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Fassadenkollektorelement geschnitten in einer Ebene parallel zur Absorberfolie in einer Draufsicht in Richtung der Wärmedämm­ schicht,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Fassadenkollek­ torelement mit geschlossenen Lamellen in einer vergrößerten Darstellung und

Fig. 3 eine Fig. 2 entsprechende Darstellung mit geöffneten Lamellen.

Das in Fig. 1 in einer Schnittaufsicht dargestellte Fassadenkollektorelement mit einer Fläche von etwa zwei Quadratmetern ist zur Montage auf die Fassade eines Gebäudes bestimmt, wobei je nach der Fläche der Fassade eine Vielzahl von gleichartigen Fassadenkollektorele­ menten verwendet werden.

Das Fassadenkollektorelement verfügt über einen Rahmen 1 mit einer Rahmentiefe in der Größenordnung von 10 cm. Innerhalb des Rahmens ist ein Vorhang aus einer Viel­ zahl von Lamellen 2 angeordnet, die eine Abschattungs­ einrichtung darstellen. Die Lamellen 2 bestehen vor­ zugsweise aus einer aluminisierten Folie und sind um ihre Längsachse in der bei Zimmervorhängen bekannten Weise verstellbar. Dazu ist den Lamellen 2 ein Ver­ schwenkmechanismus 3 zugeordnet, der in Fig. 1 schema­ tisch dargestellt ist und unterhalb der oberen Leiste 4 des Rahmens 2 befestigt ist.

In Fig. 1 erkennt man, wie sich die Lamellen 2 zwischen der oberen Leiste 4 und der unteren Leiste 5 des Rah­ mens erstrecken, wobei die Befestigungsstreifen 6 der Lamellen 2 schematisch dargestellt sind. Der Ver­ schwenkmechanismus 3 ist über einen Seilzug 7 betatig­ bar, wobei durch Ziehen am Seilzug 7 ein Verschwenken der Lamellen 2 von der geschlossenen Stellung in die geöffnete Stellung erfolgt. Beim Lockern des Seilzugs 7 erfolgt unter der Wirkung eines im Verschwenkmechanis­ mus 3 vorgesehenen Federelementes eine Rückstellung (Fail-Safe) der Lamellen 2 in die geschlossene Stellung zum Abschatten der hinter dem Fassadenkollektorelement angeordneten Gebäudefassade.

In Fig. 1 ist weiterhin schematisch dargestellt, wie der Seilzug 7 über Umlenkrollen 8, 9, 10 in den mittle­ ren Bereich des Rahmens 1 geführt ist.

Die im mittleren Bereich angeordnete Umlenkrolle 10 lenkt den Seilzug 7 rechtwinklig zur Ebene der Fig. 1 um, wie besser in den Fig. 2 und 3 zu erkennen ist. Das Ende 11 des Seilzugs 7 ist mit einer Absorberfolie 12 verbunden, die aus einer schmiegsamen temperaturbe­ ständigen Kunststoffolie besteht, welche auf der zur Fassade und zur Hauswand 13 weisenden Seite alumini­ siert ist und auf der von der Hauswand 13 wegweisenden Seite mit einer stark absorbierenden schwarzen Ober­ fläche versehen ist. Bewegungen der Absorberfolie 12 aus der in Fig. 2 dargestellten Ruhelage übertragen sich wegen der Verbindung des Endes 11 des Seilzugs 7 mit der Absorberfolie 12 auf den Verstellmechanismus 3 der Lamellen 2.

Wie man in Fig. 2 erkennt, ist die Absorberfolie 12 entlang ihrem Rand 14 mit der Innenseite 18 des Rahmens luftdicht verbunden. Die Absorberfolie 12 liegt bei der in Fig. 2 dargestellten Ruhestellung gegenüber der durch die Stirnseite 15 des Rahmens 1 aufgespannten Ebene um etwa 2 cm zurückgezogen. Aus diesem Grunde befindet sich zwischen der Hauswand 13, die auf ihrer Oberfläche aluminisiert sein kann, und der Absorber­ folie 12 ein Luftkissen, das über Fugen 16 mit der Umgebung verbunden ist. Durch das Luftkissen sowie die aluminisierten Flächen auf der Hauswand 13 und auf der zur Hauswand 13 weisenden Seite der Absorberfolie 12 wird der Infrarotstrahlungsaustausch behindert.

Etwa in der Mittelebene des Rahmens 1 ist luftdicht eine transparente Folie 17 mit der Innenseite 18 des Rahmens 1 verbunden. Auf diese Weise ist zwischen der Absorberfolie 12 und der transparenten Folie 17 eine Luftkammer gebildet, die über einen Druckluftkanal 19 mit Druckluft mit einem Überdruck von 100 bis 200 Pa beaufschlagt werden kann.

Der Rahmen 1 dient weiter zur Aufnahme einer trans­ parenten oder transluzenten Wärmedämmschicht 20, die als transparente Isolation ausgebildet ist.

Wenn über den Druckluftkanal 19 Druckluft in die Luft­ kammer zwischen der Absorberfolie 12 und der trans­ parenten Folie 17 eingeblasen wird, beult sich die Absorberfolie 12 in Richtung auf die Hauswand 13 aus und schmiegt sich bei stärker werdendem Druck schließ­ lich über den größten Teil ihrer Fläche der Oberfläche der Hauswand 13 an. Infolge der dadurch bedingten Bewegung des Endes 11 des Seilzugs 7 wird der Ver­ schwenkmechanismus 3 der Lamellen 2 betätigt, wobei die Lamellen 2 in die in Fig. 3 dargestellte geöffnete Stellung verschwenkt werden. Bei dem in Fig. 3 dar­ gestellten Zustand gelangt die Wärmestrahlung durch die transparente Wärmedämmschicht 20 zur Absorberfolie 12 und wird dort infolge der absorbierenden schwarzen Oberfläche gut absorbiert. Über die aluminisierte Rückseite der Absorberfolie 12 wird die durch Absorb­ tion von Sonnenlicht entstehende Wärme durch Wärme­ leitung in die Hauswand 13 übertragen. Dieser Zustand 1 des Fassadenkollektors ist nur erreichbar, wenn die Energieversorgung zur Erzeugung des Überdruckes ge­ währleistet ist.

Im geschlossenen in Fig. 2 dargestellten Zustand 2 liegt die Absorberfolie 12 nicht an der Hauswand 13 an, sondern ist von dieser durch ein Luftkissen getrennt. Durch die Aluminisierung der Hauswand 13 und der zur Hauswand 13 weisenden Oberfläche der Absorberfolie 12 wird der Infrarot-Strahlungsaustausch stark reduziert, wodurch eine wesentliche Verbesserung des k-Wertes erreicht wird. Die in diesem Zustand 2 geschlossenen Lamellen reflektieren Sonnenlicht und verhindern die im Sommer eventuell mögliche Überhitzung des Gebäudes. Bei Ausfall der Energieversorgung nimmt der Fassadenkollek­ tor automatisch diesen Zustand ein.

Das in der oben beschriebenen Weise regelbare Fassaden­ kollektorelement hat bei geschlossenen Lamellen 2 einen niedrigen Wärmedurchgangskoeffizient um niedrige Wärme­ verluste während der Nacht sicherzustellen. In der in Fig. 3 dargestellten geöffneten Position der Lamellen 2 ergibt sich eine hohe Transmission zur optimalen Strah­ lungsausnutzung sowie ein guter Wärmekontakt zwischen der Absorberfolie 12 und der Fassade der Hauswand 13. Wenn die Gefahr einer Überhitzung besteht, kann tags­ über von der in Fig. 3 dargestellten Stellung in die in Fig. 2 dargestellte Stellung umgeschaltet werden, um durch eine geringe Transmission der Gefahr einer Über­ hitzung vorzubeugen. Die gute Isolationseigenschaft des Fassadenkollektorelementes schützt zum einen somit vor sommerlicher Überhitzung und ist gleichzeitig vorteil­ haft zur Reduzierung der Wärmeverluste der Fassade während der Nacht.

Claims (8)

1. Fassadenkollektoranordnung mit einer transparenten oder transluzenten Wärmedämmschicht, die vor der Fassade eines Gebäudes angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Fassadenkollektor aus mehreren Fassadenkollektorelementen besteht, die jeweils einen Rahmen (1) aufweisen, der auf seiner von der Fassade wegweisenden Seite die Wärmedämmschicht (20) aufweist, hinter der eine Lamellenanordnung mit zwischen einem geschlossenen Zustand und geöffneten Zustand verschwenkbaren streifenförmigen Lamellen (2) sowie eine Absorber­ folie (12) vorgesehen sind, die sich bei ge­ schlossenen Lamellen (2) in einem vorbestimmten Abstand von der Fassade (13) des Gebäudes er­ streckt und die bei geöffneten Lamellen (2) gegen die Fassadenfläche angedrückt ist.

2. Fassadenkollektoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ab­ sorberfolie (12) aus einer schmiegsamen tempera­ turbeständigen Kunststoffolie besteht, die auf der zur Fassade (13) weisenden Seite aluminisiert und auf der von der Fassade (13) wegweisenden Seite mit einer stark absorbierenden schwarzen Ober­ fläche versehen ist.

3. Fassadenkollektoranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ab­ sorberfolie entlang ihrem Rand (14) mit der Innen­ seite (18) des Rahmens (1) luftdicht in einem Abstand von der zur Fassade (13) weisenden Stirn­ seite (15) des Rahmens (1) verbunden ist und daß zwischen der transparenten Wärmedämmschicht (20) und der Absorberfolie (12) eine Luftkammer aus­ gebildet ist, die mit einem Druckluftkanal (19) versehen ist, wobei im Druckzustand die Absorber­ folie (12) aus ihrer Ruheebene gegen die Fassaden­ oberfläche andrückbar ist.

4. Fassadenkollektoranordnung nach Anspruch 3, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen der Wärmedämmschicht (20) und der Absorberfolie (12) eine transparente Folie (17) angeordnet ist, deren Rand luftdicht mit dem Rahmen (1) verbunden ist.

5. Fassadenkollektoranordnung nach Anspruch 4, da­ durch gekennzeichnet, daß in der durch die transparente Folie (17), die Absorberfolie (12) und den Rahmen (1) begrenzten Luftkammer ein aus mehreren um ihre Längsachse verschwenkbare aluminisierte Lamellen (2) bestehender Vorhang angeordnet ist.

6. Fassadenkollektoranordnung nach einem der vor­ stehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lamellen (2) mit einem Verschwenkmechanismus (3) versehen sind und ge­ meinsam über einen Seilzug (7) von der geschlos­ senen Stellung in die geöffnete Stellung überführ­ bar sind.

7. Fassadenkollektoranordnung nach Anspruch 6, da­ durch gekennzeichnet, daß der Seilzug (7) entlang dem Rahmeninnern durch Umlenkrollen (8, 9, 10) bis in die Nähe des mittleren Bereichs der Absorberfolie (12) geführt ist und dort mit der Absorberfolie (12) so verbunden ist, daß bei einer Auswölbung der Absorberfolie (12) in Rich­ tung auf die Fassade (13) ein Zug auf den Seilzug (7) ausgeübt wird, durch den die Lamellen (2) in die geöffnete Stellung gezogen werden.

8. Fassadenkollektor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückholfeder die Lamellen im Ruhezustand geschlossen hält (Fail- Sate-Funktion).