P 1253 – Gebäudeintegrierte solare Stahlsandwichelemente mit Mineralwollkern für den Industrie- und Gewerbebau

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ISBN: 978-3-96780-022-7 Artikelnummer: bfc07c7898a1 Kategorien: ,

Beschreibung

P 1253 – Gebäudeintegrierte solare Stahlsandwichelemente mit Mineralwollkern für den Industrie- und Gewerbebau

Stahl-Sandwichelemente gehören im Industrie- und Gewerbebau zu fest etablierten Bauteilen. Neben ihrer herausragenden Wirtschaftlichkeit zeichnen sie sich durch ausgezeichnete bauphysikalische Eigenschaften aus. Zukünftige Energieeinsparverordnungen werden auch an Wand- und Dachbauteile  steigende Anforderungen stellen. Die bisherige Strategie, dies über eine Erhöhung der Bauteildicke zu realisieren, stellt eine passive Maßnahme dar und kann unter Aspekten des Ressourcen- und Energieaufwands kritisch gesehen werden. Daher wird als alternative Lösungsmöglichkeit die aktive, solarthermische Ertüchtigung von Stahl-Sandwichelementen im Projekt untersucht. Die auftreffende Sonnenstrahlung auf die Stahlleichtbaufassade wird an der Deckschale absorbiert, in Wärme umgewandelt und von einer Flüssigkeit, welche die rückseitig applizierten Rohrregister durchströmt, abtransportiert. Um den architektonischen Anspruch zu erhalten, werden die Bauteilkomponenten verdeckt im Aufbau des Sandwichmoduls integriert, sodass sich aktive und nicht aktive Module nicht unterscheiden lassen.
Erste positive Resultate im Bereich der Elemente mit Polyurethanschaumkern konnten bereits im FOSTA-Projekt P880 nachgewiesen werden, hier wird die einfachere Machbarkeit im Kontext von Elementen mit Mineralfaserkern nachgewiesen. Basierend auf Techniken aus dem Heiz- und Kühldeckenbau, werden verschiedene Möglichkeiten zur solarthermischen Aktivierung aufgezeigt. Hervorzuheben ist die Weiterentwicklung von Wärmeleitblechen aus Stahlfeinstblechen, die eine wichtige statische, baukonstruktive und bauphysikalische Alternative zu bekannten Produkten darstellen. Darüber hinaus wird nachgewiesen, dass sich wirtschaftliche Lösungen sowohl mit Kupfer- als auch mit Stahlbasierten Systemen erreichen lassen.
Bei der Bewertung werden konstruktive, energetische und wirtschaftliche Aspekte betrachtet und die Untersuchungen erfolgen auf der simulativen wie auch auf der experimentellen Ebene. Nachgewiesen wird unter anderem die statische Ertüchtigung des neuen Bauteils durch die Solartechnik. Die thermische Leistungsfähigkeit wird erfolgreich an großformatigen Demonstratoren geprüft. Während die Analyse marktverfügbarer Beschichtungen zeigt, dass Module mit unterschiedlichen Farben eingesetzt werden können, sodass eine hohe Gestaltungsfreiheit gewährleistet werden kann. Zudem werden konkrete Lösungen für die industrielle Fertigung der solaraktiven Sandwichelemente erarbeitet. Obige Erkenntnisse fließen in typische Nutzungsszenarien ein, die sowohl die direkte Nutzung, als auch die Speicherung der Wärmeenergie über diverse technische Szenarien berücksichtigen, wobei der Fokus auf Wärmepumpen-basierten, Niedertemperatur-Wärmeversorgungsystemen liegt. Hierzu werden für den Industrieund Gewerbebau typische Bedarfsprofile einbezogen und dynamische Gebäudesimulationen anhand einer beispielhaften Musterhalle und ermittelter Parameter der Paneele  durchgeführt. Zentrales Ergebnis der Forschung ist die Ergänzung des Bausystems Stahl-Sandwichelement, das einen unmittelbaren Lösungsansatz zur Energieund Ressourceneinsparung liefern kann.

Veröffentlichung:
2020

Autoren:
M.Sc. Y. Tekinbas, M.Sc. D. Ridder, Prof. Dr.-Ing. H. Hachul, Dipl.-Ing. (FH) M. Kirchner, Dr.-Ing. F. Giovannetti