Beschreibung
P 779 – Sandwichbauweise mit Energie-Akkumulation, Energieverteilung und Dämmung
Durch die Aufklebung von Trapezblechen auf die metallische Deckschicht von industriell gefertigten Sandwichelementen mit Polyurethan-Hartschaumkern, entsteht ein Solarkollektor, mit dem Energie an Fassaden und Dachflächen in Form von erwärmter Luft durch Sonneneinstrahlung gewonnen werden kann. Diese Sandwichbauweise mit Energie-Akkumulation, Energieverteilung und Dämmung lässt sich abkürzend mit „SEA“ bezeichnen.
Vor diesem Hintergrund war im vorliegenden Forschungsprojekt die Zielstellung, mit Hilfe des beschriebenen SEA-Kollektors die praktisch gewinnbaren Energiemengen für ein ganzes Jahr zu ermitteln. Dazu wurde eine Messzelle gebaut, in die 2,0 – 4,7 m lange SEA-Kollektoren an der Südfassade und auf dem Dach integriert wurden. In der Messzelle befand sich für jeden SEA-Kollektor ein Luftsammler mit angeschlossenem Gebläse, welches einen Luftvolumenstrom von 10 bis 170 m³/h erzeugen konnte. Die Messzelle war unverschattet der Sonnenstrahlung und den natürlichen Wetterbedingungen für ein Jahr ausgesetzt. Die Messungen erbrachten grundlegende Zusammenhänge über die Betriebsparameter des SEAKollektors. Die anfänglich prognostizierten Energiegewinne konnten deutlich übertroffen werden. So wiesen die SEA-Kollektoren Energieerträge von ca. 160 kWh/(m² a) auf. Aus den Messwerten wurde die Wirkungsgradkennlinie für den SEAKollektor bestimmt, um für beliebige Standorte und Ausrichtungen den im Mittel zu erwartenden Energieertrag berechnen zu können.
Bei einer typischen Industriehalle reduziert die direkte Nutzung der erwärmten Luft als Frischluft den Energieverlust um 15%; alternativ oder auch zusätzlich ist eine indirekte Nutzung möglich. Es zeigte sich außerdem, dass der bereits gute Energieertrag des Kollektors durch eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit der Luft nochmals deutlich verbessert werden kann.
Der SEA-Kollektor kombiniert eine einfache, kostengünstige Bauweise mit Standardsandwichelementen und Trapezprofilen. Es bietet sich eine Nutzung für große Wand- und Dachflächen in Industriehallen an. Damit werden Grundlagen zu einem neuen Stahlleichtbauprinzip für die Sandwichbauweise geschaffen und ein Beitrag zur Erhöhung der Energieeffizienz von industriellen Gebäuden in unterschiedlichen klimatischen Regionen geleistet.
Das Forschungsvorhaben wurde vom Forschungsinstitut für Wärmeschutz e.V., München und von Engineering R. Koschade, Deggendorf mit fachlicherBegleitung und mit finanzieller Förderung durch die Forschungsvereinigung Stahlanwendung e. V., Düsseldorf, aus Mitteln der Stiftung Stahlanwendungsforschung, Essen, durchgeführt.
Autoren:
J. Cammerer, M.H. Spitzner, S. Wagener, W. Brunner, R. Koschade, D. Greiner, M. Koschade
Veröffentlichung:
2014
