Forscher des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme haben ein solarthermische Fassadenelement entwickelt. Die damit gesammelte Wärme wird zur Anhebung der Vorlauftemperatur für Luft-Wasser-Wärmepumpen genutzt. Hintergrund ist die Tatsache, dass diese Wärmepumpen eine Außeneinheit benötigen. Diese steht entweder neben dem Gebäude oder ist – beispielsweise im Falle von Mehrgeschosswohnbauten – in die Fassade integriert.
Architektonisch ästhetisch gestalten
Doch ist nicht auf allen Grundstücken Platz für eine solche Außeneinheit und die Integration in die Fassade ist ästhetisch fragwürdig. Dieses Problem lösen die Entwickler am Fraunhofer ISE mit ihrem Wärmesammler. Diese bestehen aus einem Ultrahochleistungsbeton (UHPC) und können als verglaste oder unverglaste Fassadenbekleidungselemente architektonisch gestaltet werden. Die Elemente sind von Kanälen durchzogen, durch die ein Solarfluid fließt. Dort wird die Wärme der Sonne und der Umgebung gesammelt und über einen Wärmetauscher an den Wärmepumpenkreislauf abgegeben.
Mehr Wärme sammeln
Die mehrfach verzweigte fraktale Struktur der Kanäle erhöht die Wärmemenge, die gesammelt werden kann. Dadurch sinkt Energieaufwand, den die Wärmepumpe aufbringen muss, um die Temperatur der Wärmequelle auf die notwendige Temperatur des Heizkreislaufes anzuheben. Außerdem können dadurch beliebige Formen mit einem gleichmäßig durchströmten Kanalnetzwerk versehen werden. „Unseren Simulationen zufolge können die verfügbaren Fassadenflächen bei Neubauten oder sanierten Bestandsgebäuden für diesen Zweck ausreichen“, sagt Michael Hermann, Leiter des Forschungsprojekts am Fraunhofer ISE.
Zwei verschiedene Varianten entwickelt
Die Freiburger Forscher haben gemeinsam mit Industriepartnern auch ein Fertigungsverfahren auf Basis eines Membran-Vakuumtiefziehverfahrens entwickelt. Sie können vorgefertigt in vorgehängten hinterlüfteten Fassaden und perspektivisch auch in Wärmeverbundsystemen oder Sandwichpaneelen integriert werden. Sie sind in zwei verschiedenen Ausführungen geplant. Eine unverglaste Variante ist als Wärmepumpenquelle, für die Trinkwarmwasservorerwärmung oder für Schwimmbäder geeignet. Sie kann – ähnlich wie herkömmliche Fassadenelementen aus UHPC – mit Blick auf die Strukturierung und die Farbe frei gestaltet werden. Die verglasten Elemente werden zusätzlich mit spektralselektiven Schichten versehenen. Sie sind dann ähnlich wie klassische Solarthermiekollektoren für die Trinkwassererwärmung und die Heizungsunterstützung geeignet, da sie höhere Temperaturen erreichen. (su)
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