Dipl.-Ing. (FH) Torsten Schmidt Dipl.-Ing. Nicola Fries

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1 Dipl.-Ing. (FH) Torsten Schmidt Dipl.-Ing. Nicola Fries
FrontAbsob Entwicklung von neuen Fasadensystemen zur solarthermischen Energiegewinnung Dipl.-Ing. (FH) Torsten Schmidt Dipl.-Ing. Nicola Fries

2 FrontAbsorb Projektziel
neuartiges Fassadensystem zur solarthermischen Energiegewinnung Abstandsgewirk (luftführende Schicht) zur Verstärkung des Kollektoreffektes transluzente Wetterschutzschicht Wärmebrücken minimiertes Befestigungssystem Warmlufttransport- und Übergabeeinheit am oberen Fassadenabschluss Förderung: AiF, ZIM-KF Partner: ITV Denkendorf HKL Ingenieur- gesellschaft mbH I.C.S. GmbH KTW Fassadentechnik GmbH

3 FrontAbsorb Problemstellungen
Erstellung einer transluzenten Wetterschutzschicht aus Vlies mit Sand und Glasgranulat (Vergleich) Untersuchungen Einfluss der Beschichtung auf den Wärmegewinn materialtechnische Untersuchungen zur schwarzen Absorberschicht sowie deren Verklebung mit dem Gewirk Dimensionierung der luftführenden Schicht im Gewirk (hohe Stabilität, geringer Druckverlust) Fertigung eines Sandwichverbundelements „FrontAbsorb“ (Absorber, Gewirk, Wetterschutzschicht) Thermische Simulation, Berechnung des Solarertrags Abstandsgewirk 2 cm Wetterschutzsicht besandet

4 FrontAbsorb Versuchsstand: Technikum Nord Nachweis der Wirkprinzips
Untersuchungen zum Einfluss der Beschichtung auf den Wärmeertrag Untersuchungen zur optimalen Luftschichtdicke Messungen mit unterschiedlichen Beleuchtungsintensitäten (400 W, 800 W, 1000 W) Untersuchungen zur Beständigkeit der Verklebungen und zur Wetter- beständigkeit Ermittlung des Wirkungsgrades des „FrontAbsorb“ Messkonzept Versuchsstand

5 FrontAbsorb Konstruktionsvarianten:

6 FrontAbsorb Versuchsergebnisse:
höhere Energieausbeute mit Glasgranulat-Beschichtung Abstandsgewirk bedarf Optimierung hinsichtlich Druckverlust, Erhöhung der Tiefe der luftführenden Schicht → Funktionsprüfung unter realen Klimabedingungen an einer Bestandsfassade (Modelprojekt) Messergebnisse Temperaturdifferenz bei 800 W: Versuchsaufbau

7 FrontAbsorb Modelprojekt Bestandsgebäude für das Modelprojekt
Grundriss FrontAbsorb-Elemente an der Fassade

8 FrontAbsorb Isometrie Versuchsaufbau (schematisch), Messkonzept
Modelprojekt Isometrie: Luftkanalnetz Isometrie Versuchsaufbau (schematisch), Messkonzept

9 FrontAbsorb Versuchsfläche (0,8 m x 1,70 m)
Versuche unter realen Klima-verhältnissen Vergleich: 2 cm / 4 cm Gewirk Vergleich: Hinterlüftet / nicht hinterlüftet Vergleich: Fortluftbetrieb / Umluftbetrieb Einbindung in eine exempla-rische Anlagentechnik stufenlos regelbarer Ventilator, 5 definierte Stellungen (1 = höchster Volumenstrom; 5 = niedrigster Volumenstrom) Innenansicht: Luftkanalnetz mit Ventilator und Wärmeübertrager. Die Pfeile zeigen die Luftrichtung.

10 FrontAbsorb Modelprojekt – Ermittlung Druckverlustkennlinie
Druckverlustkennlinie des Abstandsgewirks. Ermittelt aus Herstellerdaten und eigenen Messwerten. Ermittlung Pressung des Ventilators und Druckverlust des Systems auf Grundlage der Kennlinien des Herstellers für 5 Ventilatorstellungen Ermittlung Druckverlustkennlinie in Abhängigkeit von der Luftgeschwindigkeit im Gewirk aus Mess- und Herstellerdaten – dient der Ventilatordimensionierung künftiger Projekte

11 FrontAbsorb Versuchsergebnisse:
maximaler Ertrag 300 W/m² bei Stufe 3 (hinterlüftet + nicht hinterlüftet) solare Einstrahlung von 600 W/m² entspricht einem Wirkungsgrad von 40 % Auswertung der Messreihen am Modellprojekt mit 2 cm Gewirk – Ertrag, Einstrahlung und Systemwirkungsgrad.

12 FrontAbsorb Versuchsergebnisse: luftseitige Abkühlung um 3 Kelvin
wasserseitige Erwärmung um 3,5 Kelvin maximale Lufttemperatur knapp 39 °C Auswertung der Messreihen am Modellprojekt mit 2 cm Gewirk – Ertrag und Systemtemperaturen.

13 FrontAbsorb Fazit: Effizienz und Energieausbeute bei größeren Luftvolumenströmen höher, da größere Wärmeabgabe Außenluftbetrieb nur wenig ungünstiger als Umluftbetrieb (sommerl. Außentemperaturen) Empfehlung: Umluftbetrieb – Vermeidung von Gewirkverunreinigungen Ertrag geringer als erwartet, aufgrund der stärkeren Beschichtung der Wetterschutzschicht – geringer Energiedurchlassgrad → Optimierung der Beschichtung niedrigere Volumenströme führen zu etwas höheren Lufttemperaturen im System, insgesamt jedoch zu geringerem Ertrag (proportional abhängig von Lufttemperatur und Luftvolumenstrom)

14 большое спасибо за внимание
Kontakt большое спасибо за внимание IAB - Institut für Angewandte Bauforschung Weimar gGmbH Über der Nonnenwiese 1, Weimar