Transparente Wärmedämmung

Präsentation zum Thema: "Transparente Wärmedämmung"—  Präsentation transkript:

1 Transparente Wärmedämmung
Klassifizierung von transparenten bzw. transluzenten Dämm-materialien: Absorberparallel (Beispiel: Mehrfachverglasung) Absorbersenkrecht (Beispiel: Wabenstruktur) Kammerstruktur (Beispiel: Acrylglasschaum) ENERGIESYSTEME 1. TEIL SOLARSYSTEME ZUR GEWINNUNG VON THERMISCHER ENERGIE

2 Transparente Wärmedämmung
homogene Struktur (Beispiel: Aerogel) Porosität bis zum 97 %; Porengröße < 100 nm Unterdruck von 0,1 bar Doppelscheiben mit Vakuumspalt ENERGIESYSTEME 1. TEIL SOLARSYSTEME ZUR GEWINNUNG VON THERMISCHER ENERGIE

3 Transparente Gebäudeisolierung
Großflächige Fenster oder transparente Wärmedämmungen auf den der Sonne zugewandten Gebäudeseiten verringern als passive Einrichtungen den Wärmebedarf von Gebäuden Die Gebäudestrukturen selbst dienen als Absorber und Speicher oder zumindest als Pufferspeicher Durch aktiven Wärmeschutz, Rollos, vor allem auf der Ostseite konnte das Gebäude vor Überwärmung im Sommer geschützt werden ENERGIESYSTEME 1. TEIL SOLARSYSTEME ZUR GEWINNUNG VON THERMISCHER ENERGIE

4 Wärmedurchlasskoeffizient transparenter Isoliermaterialien
A, TA, A d B, TB, B  = 5, W/cm2K4 T = Temperatur  = Emissionskoeffizient  - Wärmedurchlaßkoeffizient ENERGIESYSTEME 1. TEIL SOLARSYSTEME ZUR GEWINNUNG VON THERMISCHER ENERGIE

5 Wärmedurchlasskoeffizient transparenter Isoliermaterialien
Die reduzierte Temperatur: Bei kleinen Temperaturdifferenzen (TA-TB): die Pseudo-Wärmeleitfähigkeit: ENERGIESYSTEME 1. TEIL SOLARSYSTEME ZUR GEWINNUNG VON THERMISCHER ENERGIE

6 Wärmedurchlasskoeffizient transparenter Isoliermaterialien
A, TA, A, A d B, TB, B, B F, TF, F, F, F der Strahlungsaustausch: Stationär: ENERGIESYSTEME 1. TEIL SOLARSYSTEME ZUR GEWINNUNG VON THERMISCHER ENERGIE

7 Wärmedurchlasskoeffizient transparenter Isoliermaterialien
Beim Einbau von n Folien: der Gesamtwärmestrom: ENERGIESYSTEME 1. TEIL SOLARSYSTEME ZUR GEWINNUNG VON THERMISCHER ENERGIE

8 Wärmedurchlasskoeffizient transparenter Isoliermaterialien
In quasihomogenen Strukturen:   entspricht der Strahlungseindringtiefe in einem Wärmedämmmaterial der Wärmedurchlasskoeffizient: ENERGIESYSTEME 1. TEIL SOLARSYSTEME ZUR GEWINNUNG VON THERMISCHER ENERGIE

9 Wärmedurchlasskoeffizient transparenter Isoliermaterialien
die äquivalente Wärmeleitfähigkeit: für große Dicken des Dämmmaterials: das Wärmedämmvermögen ist um so größer, je kleiner die Eindringtiefe der Wärmestrahlung ist ENERGIESYSTEME 1. TEIL SOLARSYSTEME ZUR GEWINNUNG VON THERMISCHER ENERGIE

10 Gesamtenergiedurchlassgrad
TU  transparente Abdeckung  Absorber, TA die Nutzleistung: der Gesamtenergiedurchgang durch die transparente Abdeckung: der Gesamtenergiedurchlassgrad: ENERGIESYSTEME 1. TEIL SOLARSYSTEME ZUR GEWINNUNG VON THERMISCHER ENERGIE

11 Gesamtenergiedurchlassgrad
Material Geometrie Transmis-sionsgrad (diff) Gesamtenergie-durchlassgrad (diff) Wärmeüber-gangskoeffizient [W/m2K] Kapillarplatten Polykarbonat 10 cm Dicke 3 mm Ø 0,69 ± 0,05 0,71 ± 0,05 0,92 ± 0,03 Kapillar- platten PMMA 5 cm Dicke 3 mm Ø 0,70 ± 0,05 0,78 ± 0,05 1,08 ±0,03 quadr. Waben- struktur Polykarbonat 10 cm Dicke 4 mm Ø 0,75 ± 0,05 0,82 ± 0,03 1,07 ± 0,03 Aerogelkugel zwischen PMMA-Platten 0,3/2,0/0,3 cm 0,37 ± 0,03 0,42 ± 0,03 1,09  PMMA = Polymethylmethacrylat ENERGIESYSTEME 1. TEIL SOLARSYSTEME ZUR GEWINNUNG VON THERMISCHER ENERGIE

12 Simulation von Kollektor-Leistungserträgen - f-chart-Methode
FK = Kollektorfläche FR = horizontale Richtungskorrektur RS = horizontale Richtungskorrektur für direkte Solarstrahlung der Solare Deckungsgrad: ENERGIESYSTEME 1. TEIL SOLARSYSTEME ZUR GEWINNUNG VON THERMISCHER ENERGIE

13 Simulation von Kollektor-Leistungserträgen - f-chart-Methode
t = Zeitintervall ENERGIESYSTEME 1. TEIL SOLARSYSTEME ZUR GEWINNUNG VON THERMISCHER ENERGIE

14 Energiekosten bei Solaranlagen
Barwertmethode n Jahren K0 - ursprüngliches Kapital z - Zinsfuß Kn - Endwert BW - Barwertfaktor mit Inflation: i -Inflationsrate der effektive Jahreszins: Bei geringeren Inflationsraten: ENERGIESYSTEME 1. TEIL SOLARSYSTEME ZUR GEWINNUNG VON THERMISCHER ENERGIE

15 Energiekosten bei Solaranlagen
KE/a - Energiegewinn oder Energieerlös pro Jahr der Barwert: der mindest jährliche Energieerlös, der für eine wirtschaftliche Kapitalinvestition K0 erzielt werden muss: der Annuitätsfaktor: ENERGIESYSTEME 1. TEIL SOLARSYSTEME ZUR GEWINNUNG VON THERMISCHER ENERGIE

16 Energiekosten bei Solaranlagen
p=12%/a ENERGIESYSTEME 1. TEIL SOLARSYSTEME ZUR GEWINNUNG VON THERMISCHER ENERGIE

17 Energiekosten bei Solaranlagen
r - Rate von Reparatur- und Wartungsarbeiten e - Rate der Energiepreissteigerung der Mindestenergieerlös pro aufgewendetem Kapital: Beispiel: Ea/F=600 kWh/m2a K0 =1022,58 €/m2 a = 10 % ENERGIESYSTEME 1. TEIL SOLARSYSTEME ZUR GEWINNUNG VON THERMISCHER ENERGIE

18 Energiekosten bei Solaranlagen
 500 €/m2 (1/3) für Kollektoren (1/3) für Speicher- und Kreislaufkomponenten (1/3) für Planungsaufwand und kaufmännische Kosten ENERGIESYSTEME 1. TEIL SOLARSYSTEME ZUR GEWINNUNG VON THERMISCHER ENERGIE

19 SOLARSYSTEME ZUR GEWINNUNG VON THERMISCHER ENERGIE
Betriebsergebnisse ENERGIESYSTEME 1. TEIL SOLARSYSTEME ZUR GEWINNUNG VON THERMISCHER ENERGIE