DE3312998A1

DE3312998A1 - Gebaeudefassade zur nutzung der solarenergie

Info

Publication number: DE3312998A1
Application number: DE19833312998
Authority: DE
Inventors: Arno 7130 Mühlacker Graul
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-04-12
Filing date: 1983-04-12
Publication date: 1984-10-18

Description

Gebäudefassade zur Nutzung der Solarenergie.
Die Erfindung betrifft eine Gebäudefassade zur passiven Nutzung der Solarenergie, wobei vor einem Speicherkern eine Glasfläche angeordnet ist, und wobei zur konvektiven Raumbeheizung erste Luftdurchlassöffnungen im Speicherkern vorhanden sind.
Die Ausbildung einer Gebäudefassade gemäß dem Oberbegriff ist als Trombe-Wand bekannt, deren Effekt im wesentlichen darin beruht, daß der Speicherkem die während der Einstrahlungsdauer der Sonne aufgenommene Wärmemenge an das Rauminnere abgeben kann, wobei zur besseren Steuerbarkeit der Raumerwärning Luftdurchlassöftnungen im Speicherkern vorgesehen sind, die durch Ventilatoren steuerbar sind und die in dem von Speicherkern und Glasfläche gebildeten Luftkollektor erwärmte Luft direkt in das Rauminnere leiten.
Derartige Konstruktionen können einen Teil des im Winter benötigten Wärmebedarfs decken bzw. den Wärmebedarf reduzieren, fUhren im Somner aber zu einer starken Aufheizung des Speicherkerns.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Wirkungsgrad der bekannten Konstruktion zu verbessern.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Speicherkern und die Glasfläche im Abstand vor der Gebäudeaußenwand derart angeordnet sind, daß vertikale Zwischenräume zur Zwangsführung der durch die ersten Luftdurchlassöffnungen des Speicherkems einströmenden Luft gebildet sind, die über Querkanäle und steuerbare, zweite Luftdurchlassöffnungen dem Innenraum zuführbar ist.
Im Unterschied zur bekannten Trombe-Wand bildet der Speicherkern nicht gleichzeitig die Gebäudeaußenwand, sondern ist der Gebäudeaußenwand als separates Bauteil im Abstand vorgesetzt. Dies bedeutet, daß die sich gegenseitig oft ausschließenden Anforderungen an diese beiden Bauteile voll erfüllt werden können: Der Speicherkern muß eine hohe Speicherfähigkeit und folglich eine hohe Masse aufweisen (was in der Regel eine schlechte Wärmedämmung mit sich bringt), die Gebäudeaußenwand kann so gestaltet sein, daß sie neben der ausreichenden statischen Belastbarkeit eine hohe Wånmedämmung aufweist (was in der Regel durch Baustoffe mit geringerer Wärmespeicherung erzielbar ist, beispielsweise Gasbeton).
Die räumliche Trennung dieser beiden Bauteile ermöglicht daher einerseits die optimale Dimensionierung dieser Bauteile für den von ihnen jeweils zu erfüllenden Zweck, andererseits aber auch die Möglichkeit, die erfindungsgemäße Gebäudefassade an vorhandenen Gebäuden gewissermaßen nachzurusten, um nachträglich eine gewisse Energieeinsparung zu erzielen.
Unabhängig von der Nutzung der Solarenergie ermöglicht der zweischalige Aufbau der Gebäudewandung, insbesondere auch durch die in den vertikalen Zwischenräumen eingeschlossenen Luftschichten, eine hohe Wånmedämmung im Winter.
Die erfindungsgemäß entstehenden vertikalen Zwischenräume können im Sommer auch zur Zufuhr von Kaltluft, also zur Klimatisierung des Hauses benutzt werden. Durch die Anordnung von Wärmetauschem in diesen Zwischenräumen, vorzugsweise im Dachbereich, kann zumindest im Sommer eine ausreichende Vorwäring des Brauchwassers erfolgen, so daß ein nachgeschalteter Wannasserspeicher in seinem Energiebedarf dadurch entlastet wird.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Unteransprüchen zu entnehmen.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Gebäudefassade wird nun anhand von Zeichnungen näher erläutert, es zeigen: Figur 1: Den Aufbau der erfinduugsgemäßen Gebäudefassade im Querschnitt, Figuren 2-6: die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Gebäudefassade unter verschiedenen klimatischen Außenverhältnissen.
Zusåmmen mit der erfindungsgemäßen Gebäudefassade ist die Außenwandung des dargestellten Gebäudes wie folgt aufgebaut (von außen nach innen): Eine Glasfläche 11, die durchlässig ur das Sonnenlichtspektrum ist, einen vertikal verlaufenden Zwischenraum 13, einen Speicherkern 10, einen ersten, inneren vertikalen Zwischenraum 14a, eine wärmedämmende Trennwand 18, einen zweiten, inneren vertikalen Zwischenraum 14b, und die Gebäudeaußenwand 30.
Die Zwischenräume 13,14a und 14b sind untereinander durch Kanäle und steuerbare Luftdurchl assöffnungen 12 und 16 miteinander verbunden, wobei zur Steuerung entsprechende Ventile vorgesehen sein können, die je nach Bedarf selbstständig (thermisch gesteuert) oder manuell öffnen oder schließen.
In die zweiten Luftdurchlassöffnungen 16, die die Verbindung zu den Räumen herstellen, sind Ventilatoren V eingesetzt, deren Antriebsenergie von Solarzellen 20 aufgebracht werden kann, die im ersten Zwischenraum 13 angeordnet sind. Diese Solarzellen liefern auch die gesamte Energie für die Ventilbetätigung und die Steuerung der Anlage. Sie laden Batterien auf, um das Funktionieren der Ventile, Ventilatoren und der gesamten Steuerung auch bei Nacht oder zu Zeiten zu gewährleisten, an denen keine Sonne scheint.
Anhand der Figuren 2-6 soll nun die Funktionsweise näher erläutert werden: Im Sommerbetrieb (tagsüber und nachts, Abbildung 2) wird die mittels des Speicherkems maximal aufgeheizte Luft als Zusatzenergie für die Warmwasserversorgung oder spezielle Heizzwecke ausgenutzt, zusätzlich kann kühlere Luft aus dem Erdbereich oder beispielsweise einem Schacht 40 direkt als Frischluft in die gewünschten Räume geleitet werden.
Es ist durch die getrennte Luftfuhung in den inneren Zwischenmen 14a und 14b ermöglicht.
In Zeiten reduzierter Sonneneinstrahlung (Frühling, Herbst, Winter, tagsüber, Abbildung 3) wird die erzeugte Warmluft durch die Ventilatoren direkt in die entsprechenden Räume geleitet.
Eine besondere Nutzung besteht darin, gleichzeitig in einem einzigen Gebäude Räume abzukühlen und andere Räume zu erwärmen (Abbildung 4), dies kann dann erreicht werden, wenn ein Teil des Speicherkerns 10 durch Verhinderung der Sonneneinstrahlung nicht erwknmt wird, andere Teile des Speicherkerns jedoch erwGnmt werden.
Beim Fehlen jeglicher äußerer Energiezufuhr (Winter, nachts, Abbildung 5) werden die ersten Luftdurchlassöffnungen 12 geschlossen, so daß sich in den inneren Zwischenräumen 14a und 14b ruhende Luftschichten ausbilden, die bekanntlich einen wesentlichen Beitrag zur Wärmedämmung leisten. Insgesamt wird damit der höchste Wärmedämmwert des Gesamtsystems erreicht.
Bei normaler Sonneneinstrahlung (tagsüber, Abbildung 6) kann das System auch dazu verwendet werden, die mittels des Speicherkerns 10 erwärmte Luft vollständig einem Wärmetauscher für Warmwasserversorgung oder einer konventionellen Heizung zuzufhren, um auf diese Art und Weise bereits vorhandene Heizungssysteme günstiger betreiben zu können.
Auf eine konvektive Beheizung der Innenräume wird hierbei verzichtet.
Die geschilderten Betriebsbedingungen zeigen, daß die erfindungsgemäße Gebäudefassade eine Vielzahl von Elnsatzrnöglichkeiten hat, um flexibel auf die jeweils vorherrschende Außenwitterung zu reagieren. Dabei ist besonders von Bedeutung, daß je nach äußerem §'Energieangebot" eine sozusagen "durchlässige" Gebäudewandung erreicht wird mit der Moglichkeit der unmittelbaren Warmluftbeheizung, oder aber bei fehlendem äußeren Energieangebot (Winter, nachts) eine Gebäudewandung mit sehr hoher Wärmedämmung gebildet wird.

Claims

Patent ansprüche 1. Gebäudefassade zur passiven Nutzung der Solarenergie, wobei vor einem Speicherkern eine Glasfläche angeordnet ist, und wobei zur konvektiven Raumbeheizung erste Luftdurchlassöffnungen im Speicherkern vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherkern (10) und die Glasfläche (11) im Abstand vor der Gebäudeaußenwand (30) derart angeordnet sind, daß vertikale Zwischenräume (14a,14b) zur Zwangsführung der durch die ersten Luftdurchiassöffnungen (12) des Speicherkems (10) einstrUmenden Luft gebildet sind, die über Querkanäle und steuerbare, zweite Luftdurchlassöffnungen (16) dem Innenraum zuführbar ist.
2. Gebäudefassade nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherkern (10) auch das Dach zumindest teilweise überdeckt.
3. Gebäudefassade nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Zwischenräumen (14a,14b) insbesondere im Dachbereich Wärmetauscher zur Beschickung eines Wanmwasserspeichers angeordnet sind.
4. Gebäudefassade nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gebäudeacßenwand (30) als Wärmedämnwand ausgebildet ist.
5. Gebäude fassade nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Außenseite der Gebäudeaußenwand (30) eine Wänne reflektierende Folie angebracht ist.
6. Gebäudefassade nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherkern (10) und die Glasfläche (11) aus geschoßhohen Bauelemente inhe i ten modulartig zusammengesetzt sind.
7. Gebäudefassade nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenräume (14a,14b) durch eine wärmedämnende Trennwand (18) voneinander getrennt sind.