DE102009025543A1

DE102009025543A1 - Transparenter Solarabsorber für mehrschalige Gebäudefassaden

Info

Publication number: DE102009025543A1
Application number: DE102009025543A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr. Freitag; Ulf Niersmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-06-17
Filing date: 2009-06-17
Publication date: 2010-12-23

Abstract

Die Erfindung betrifft die Ausführung einer mehrschaligen Fassade mit einem transparenten Absorber. Das Ziel der Erfindung ist die Nutzung der Solarstrahlung, die auf eine Fassaden- oder Dachfläche einstrahlt. Die Besonderheit liegt dabei in der gleichzeitigen Nutzung einer Fläche als thermischer Absorber und als Fenster.

Description

Die Erfindung betrifft die Ausführung einer mehrschaligen Fassade mit einem transparenten Absorber.
Stand der Technik
Seit Jahrhunderten sind mehrschalige Wandaufbauten, z. B. in Form von Verkleidungen mit Schiefer oder Holz, bekannt. Dabei war neben der Funktion des Schutzes vor Schlagregen auch die Hinterlüftung zur Abtragung von Solarwärme das Ziel. Schon im 19. Jahrhundert wurden sogenannte „Kollektor-Fassaden” entwickelt und teilweise auch getestet.
Mit Aufkommen der Skelettbauweise boten transparente Ganzglasvorhangfassaden die Möglichkeit das Konzept des „fließenden Raumes” zu verwirklichen. Klimatechnisch traten dabei allerdings Probleme, wie z. B. höherer Heiz- und Kühlbedarf durch hohe Wärmedurchgangskoeffizienten und hohe Transmissionskoeffizienten, auf. Seit den 1970er Jahren wurden Abluftfassaden entwickelt, welche über einen durchströmten Luftspalt innerhalb zweier Gebäudehüllen zumindest ein behaglicheres Raumklima durch Temperierung der Glasscheiben schufen. Mit der Entwicklung von Wärmeschutzgläsern sind diese Wandtemperierungen weitgehend hinfällig geworden.
Durch den Einsatz von Jalousien auch in Verbindung mit Sonnenschutzgläsern konnten die Kühllasten gesenkt werden. Als Weiterentwicklung der Jalousie mit ausschließlicher Verschattungsfunktion können Lichtleitsysteme angesehen werden. Eine andere Richtung der Entwicklung stellt die Nutzung der Jalousien als Absorber für Solarstrahlung dar.
Problemstellung
Als Solarabsorber zur Gewinnung thermischer Energie werden innerhalb mehrschaliger Fassaden hauptsächlich massive Wandelemente und Jalousien genutzt. Um dem Konzept des „fließenden Raumes” gerecht zu werden, ist diesbezüglich lediglich der Einsatz von Jalousien möglich.
Die Nutzung von Jalousien als Solarabsorber in einer transparenten Fassade birgt allerdings einige Nachteile. Durch die opake Ausführung der Lamellen entsteht bei einer geschlossenen Jalousie eine undurchsichtige Wand. Wenn die Jalousie nur bereichsweise, z. B. als vertikale Streifen, geschlossen wird, entstehen zum einen Beeinträchtigungen durch Kontrastbildung und zum anderen Einschränkungen der freien Sicht. Bedingt durch die relativ komplexe Konstruktion der Jalousien ist diese Bauart kostenintensiv und mit relativ hohen Betriebs- bzw. Wartungskosten verbunden.
Bei einer Jalousie mit angestellten Lamellen sind die gleichen Beeinträchtigungen vorhanden.
Die Ausführung der inneren Gebäudehülle als Sonnenschutzverglasung bietet die Möglichkeit einer freien Sicht mit gleichzeitiger Erzeugung von Wärme. Allerdings entstehen bei diesem System in den absorbierenden Bauteilen hohe Temperaturschwankungen und folglich auch mechanische Belastungen. Zusätzlich besteht die Gefahr, dass sich durch hohe Glastemperaturen zeitweise die solaren Gewinne verringern und als Kühllast wirksam werden.
Beschreibung der Erfindung
Gegenstand der Erfindung ist die Platzierung eines Absorbers aus einem transparenten Material innerhalb eines Luftspaltes zwischen zwei Schalen einer Fassade. 1 zeigt die prinzipielle Anordnung. Die äußere Schale [2] besteht aus einem transparenten Material. Die innere Schale [3] kann sowohl aus einem transparenten als auch aus einem opaken Material (z. B. Brüstung) bestehen. Mindestens einer der Zwischenräume [4, 5] ist mit Luft gefüllt. Dabei kann einer der beiden Zwischenräume [4, 5] mit einer transparenten Wärmedämmung versehen sein. Der transparente Absorber [1] besitzt einen Transmissionsgrad im Spektrum der Solarstrahlung, welcher größer 0 ist.
Sein Absorptionsgrad im Spektrum der Solarstrahlung ist größer als 0,05. Die Transmissions-, Reflexions- und Absorptionsgrade können sich innerhalb der Absorberebene verändern. Eine Erhöhung des Absorptionsgrades sollte sinnvollerweise vorerst in den Bereichen der nichtsichtbaren Strahlung mit entsprechend hoher Selektivität erfolgen. Weitere Erhöhungen des Absorptionsgrades erfolgen auf Kosten der Selektivität und können eine Verdunklung oder auch eine Verfärbung des transparenten Absorbers bedeuten.
Der Absorber kann aus mehreren Schichten oder auch aus mehreren Segmenten verschiedener Materialien bestehen.
Zusätzlich können Lichtleitsysteme verwendet werden, welche zur Reflexion von Direktstrahlung in den anschließenden Raum dienen. In 4 bis 15 sind einige mögliche Konstellationen dargestellt. Die Lichtleitsysteme, jeweils mit Nr. 6 bezeichnet, können separat positioniert (5 bis 11) oder auch im Absorber integriert (4 und 12 bis 15) sein.
Eine Verschattung des Absorbers im Zwischenraum [4] zur äußeren Schale [2] kann ebenfalls hinzugefügt werden.

Claims

Transparenter Absorber innerhalb von zwei Schalen einer Fassade oder Dachfläche nach 1.
Transparenter Absorber nach Anspruch 1, wobei die äußere Schale des Aufbaus (1, Nr. 2) aus einer Einfach- oder Mehrfachverglasung oder aus einem anderen transparenten Material bestehen kann.
Transparenter Absorber nach Anspruch 1, wobei die innere Schale des Aufbaus nach Anspruch 1 (1, Nr. 3) aus einer Einfach- bzw. Mehrfachverglasung, aus einem opaken Material oder aus einer Kombination aus Verglasung und opakem Material bestehen kann.
Transparenter Absorber nach Anspruch 1, wobei die innere Schale des Aufbaus nach Anspruch 1 (1, Nr. 3) aus einer transparenten Wärmedämmung bestehen kann.
Transparenter Absorber nach Anspruch 1 bis 4 (1, Nr. 1), wobei der Absorber aus einem Stück oder einem Verbund aus einem oder mehreren Materialen bestehen kann.
Transparenter Absorber nach Anspruch 1 bis 5 (1, Nr. 1), wobei der Absorber im Spektralbereich der Solarstrahlung einen Transmissionsgrad im Bereich von 0,95 bis 0,01 aufweist.
Transparenter Absorber nach Anspruch 1 bis 5 (1, Nr. 1), wobei der Absorber im Spektralbereich der Solarstrahlung einen Absorptionsgrad im Bereich von 0,99 bis 0,1 aufweist.
Transparenter Absorber nach Anspruch 1 bis 7 (1, Nr. 1), wobei der Absorber einseitig überströmt, beidseitig überströmt oder durchströmt sein kann.
Transparenter Absorber nach Anspruch 1 bis 8 (1, Nr. 1), wobei der Absorber in mehrere Glieder (2, Nr. 1 und 3, Nr. 1) geteilt sein kann.
Transparenter Absorber nach Anspruch 1 bis 9, wobei die Glieder des Absorbers teilweise oder in ihrer Gesamtheit geneigt sein können (4, Nr. 6 und 5, Nr. 6).
Transparenter Absorber nach Anspruch 1 bis 9, wobei zusätzlich zum Absorber (6 bis 9, jeweils Nr. 1) weitere Lichtleitsysteme angeordnet sein können (6 bis 9, jeweils Nr. 6).
Transparenter Absorber nach Anspruch 1 bis 11 (10 bis 12, jeweils Nr. 1), der in vertikaler oder horizontaler Richtung verformt sein kann.
Der transparente Absorber nach Anspruch 1 bis 12 kann in einem variablen Richtungsverlauf unterschiedliche Transmissions-, Absorptions- und Reflexionsgrade aufweisen.
Der transparente Absorber nach Anspruch 1 bis 11 kann in einem variablen Richtungsverlauf eine unterschiedliche Farbgebung aufweisen.
Der transparente Absorber nach Anspruch 1 bis 14 kann in Verbindung mit Lichtleitsystemen auf einem transparenten Träger angeordnet sein (bspw. 13, Nr. 1 und Nr. 6).
Der transparente Absorber nach Anspruch 1 bis 14 kann in Verbindung mit Lichtleitsystemen innerhalb eines transparenten Trägers angeordnet sein (bspw. 14, Nr. 1 und Nr. 6).
Innerhalb des transparenten Absorbers nach Anspruch 1 bis 14 können Lichtleitsysteme angeordnet sein (bspw. 15, Nr. 1 und Nr. 6).