Demonstratorfassade soll 2019 fertig sein

Solarjalousie sammelt Wärme an der Fassade ein

Christoph Maurer vom Fraunhofer ISE zeigt Modell der Solarjalousie. © P. Grund-Ludwig

Vor allem an Fassaden haben solarthermische Kollektoren als schwarze Fläche kaum Chancen. Ein Forschungsprojekt am Fraunhofer ISE packt die Kollektoren in die Lamellen von Jalousien. Interessenten können die Module jetzt bestellen. Eine Demonstratorfassade soll 2019 fertig sein.

Auf der Fachmesse Bau 2017 wurde die Idee vorgestellt,  jetzt nähert sich die Solarjalousie der Produktreife. Der im Projekt "Arkol" entwickelte Prototyp hat die volle Beweglichkeit einer normalen Jalousie. Nur die zusätzliche Funktion der Wärmeabfuhr von den Lamellen unterscheidet sie von herkömmlichen Installationen.

In vielen Fällen werden Jalousien zwischen Glasscheiben eingesetzt, die aufgrund der Sonneneinstrahlung Temperaturen bis zu 100 °C erreichen können. Die solarthermische Jalousie nutzt diese überschüssige Wärme und führt sie über in den Lamellen verbaute Heat-Pipes, dünne Vakuumröhren, dem Warmwasserspeicher des Gebäudes zu. Das reduziert außerdem die Temperatur der Fensteroberfläche auf der Raumseite und dadurch auch den Kühlbedarf des Gebäudes. 

Für den Wärmetransport von den beweglichen Lamellen in die stationären Sammelleitungen wurde eine schaltbare thermische Kopplung entwickelt. Ein Aluminiumadapter, der mit der Heat-Pipe verbunden ist, wird von einem Anpressrahmen mit Druckfedern an den Sammelkanal, einem vertikal in der Fassade verlegten Wärmetauscher, angepresst. Wenn die Position der Lamellen verstellt werden soll, wird der Presskontakt gelöst und die Jalousie ist so beweglich wie jede andere. Diese Technologie wurde auch zum Patent angemeldet.

Im ersten Labortestmuster, welches in den letzten Monaten am Fraunhofer ISE gefertigt und montiert wurde, wird das Öffnen der thermischen Kopplung mit Hilfe von Hubmagneten realisiert. Auch eine Anpressmechanik über eine Nockenwelle kann je nach Konstruktion verwendet werden. Die trockene Anbindung der thermischen Elemente gewährleistet nicht nur die notwendige Beweglichkeit und gute Wärmeleitung, sondern bietet gleichzeitig Vorteile hinsichtlich Montage, Wartung und Betriebssicherheit.

Auch für die Nutzung von Heat-Pipes in horizontal ausgerichteten Lamellen wurden neue Konzepte erarbeitet. So wurde zum Beispiel mit verschiedenen Füllständen experimentiert, um einen optimalen Wirkungsgrad zu erreichen. Nicht zuletzt müssen alle Komponenten so ausgelegt sein, dass sie trotz potentiell hoher Temperaturen im Inneren der Doppelfassade über die in der Branche üblichen Zeiträume von 30 Jahren hinweg möglichst wartungsfrei funktionieren.

Im Vergleich zu nachgerüsteten Solarthermie-Kollektoren soll die solarthermische Jalousie laut ersten Schätzungen der Forscher auch beim Thema Kosten gut abschneiden. Der Quadratmeterpreis soll bei zirka 800 Euro liegen. Sie wird aus massenproduzierten Teilen hergestellt und stellt wenig zusätzliche Anforderungen an Fassadenbauer, Monteure und Installateure. Das erste geplante Einsatzgebiet werden Hochhausprojekte sein.

Als nächster Schritt, vor dem Bau einer Demonstratorfassade aus mehreren Modulen, sind thermische Messungen auf dem Prüfstand am Labortestmuster geplant. Dabei sollen vor allem die Erträge bei unterschiedlichen Anstellwinkeln der Lamellen in Relation zum Sonnenstand gemessen werden. Die Ergebnisse werden dazu verwendet, um ein Simulationsmodell der solarthermischen Jalousie zu erstellen, mit dem man in Zukunft verschiedene Varianten in einem Bauvorhaben schnell am Computer miteinander vergleichen kann.

2019 soll eine geringe Anzahl an Modulen für eine Demonstratorfassade fertig sein. Das ist noch keine Serienfertigung, sondern eine Prototyping- oder Einzelanfertigung. Danach soll die Produktion schnellstmöglich zur Kleinserie auf einer Fläche von 300 - 1000 Quadratmeter übergehen. Die Details zu Fertigungsverfahren diskutieren die Forscher derzeit mit Industriepartnern. pgl

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