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Kurztitel: Arkol: Entwicklung von architektonisch hoch integrierten Fassadenkollektoren
Laufzeit: 01/2016 bis 12/2019
Themen: Heizen, Lüften, Kühlen, Tageslicht & Beleuchtung, Solare Wärme, Neue Materialien
Innovation: Zwei innovative Ansätze für multifunktionale Fassadenkollektoren mit Designanspruch werden prototypisch entwickelt: Solarthermische Jalousie und solarthermischer Streifenkollektor
Schlagworte:
Kurztitel: Arkol: Entwicklung von architektonisch hoch integrierten Fassadenkollektoren
Laufzeit: 01/2016 bis 12/2019
Themen: Heizen, Lüften, Kühlen, Tageslicht & Beleuchtung, Solare Wärme, Neue Materialien
Innovation: Zwei innovative Ansätze für multifunktionale Fassadenkollektoren mit Designanspruch werden prototypisch entwickelt: Solarthermische Jalousie und solarthermischer Streifenkollektor
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Kurztitel: Arkol: Entwicklung von architektonisch hoch integrierten Fassadenkollektoren
Laufzeit: 01/2016 bis 12/2019
Themen: Heizen, Lüften, Kühlen, Tageslicht & Beleuchtung, Solare Wärme, Neue Materialien
Innovation: Zwei innovative Ansätze für multifunktionale Fassadenkollektoren mit Designanspruch werden prototypisch entwickelt: Solarthermische Jalousie und solarthermischer Streifenkollektor
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Quintessenz

  • Entwicklung neuartiger, fassadenintegrierter Solarkollektoren mit Gestaltungspotenzial für Architektur
  • Die solarthermische Jalousie ermöglicht Sonnenschutz, solare Wärmeerträge und steuerbare Fassadentransparenz
  • Der fassadenintegrierte Streifenkollektor liefert solare Wärme und bietet gleichzeitig neue Gestaltungsmöglichkeiten für solaraktive Fassaden

Im Forschungsprojekt ArKol sollen zwei neuartige Fassadenkollektoren von der Idee bis zur Anwendungsreife entwickelt werden: Zum einen ein sogenannter Streifenkollektor, der in Geometrie und Materialität hohe Freiheitsgrade ermöglicht, und zum anderen eine solarthermische Jalousie, die zwischen den Scheiben einer Verglasung eingesetzt werden kann.

Projektkontext

Solarkollektoren werden zumeist mit recht dicken, großformatigen Kollektoren assoziiert, die sich nicht so einfach für eine ästhetisch anspruchsvolle Architektur verwenden lassen. Daher sind Konzepte gefragt, die bei hohem Integrationsgrad zugleich einen großen Gestaltungsspielraum und einen Mehrfachnutzen schaffen. Fassadenintegrierte Solarthermie erweitert den Gestaltungsspielraum für die Nutzung solarer Wärme in Gebäuden. Zugleich sind höhere Solarerträge bei günstiger Kosten-Nutzen-Relation möglich.

In Hochhäusern werden Jalousien oft zwischen den Glasscheiben eingesetzt. Bei Sonneneinstrahlung erreichen diese hohe Temperaturen, was den Kühlbedarf des Gebäudes im Vergleich zu außen Sonnenschutzsystemen erhöht. Die solarthermische Jalousie bietet die volle Beweglichkeit einer konventionellen Jalousie, aber erhöht zusätzlich den thermischen Komfort, senkt den Kühlbedarf und liefert solare Wärme für die Haustechnik. Das Konzept steht noch ganz am Anfang und soll im Rahmen dieses Projektes entwickelt und getestet werden.

Viele Architekten wünschen sich mehr Gestaltungsspielraum bei der Nutzung von Solarthermie. Solarkollektoren werden aus ästhetischen Gründen von vielen Architekten oder Bauherren als Lösung für die Fassade nicht näher in Betracht gezogen. So wird ein Konzept für Kollektoren in Streifenform interessant. Sie bieten die freie Wahl des Materials in den Zwischenräumen und auch die Abstände und Längen der Streifen können frei gewählt werden. Für die Architektur bieten sich ganz neue Gestaltungsmöglichkeiten bei gleichzeitiger Gewinnung solarer Wärme.

Visualisierung einer solarthermischen Jalousie. Es gibt verschiedenen Formen der Fassadenintegration, von denen eine Variante hier gezeigt wird.

© Facade-Lab

Visualisierung der Konstruktion einer solarthermischen Jalousie

© Facade-Lab

Präsentation der solarthermischen Jalousie auf der Messe BAU 2017 in München

© Fraunhofer-Allianz Bau

Aufbau und Funktion der solarthermischen Jalousie (Video)

Aufbau und Funktion der solarthermischen Jalousie in einer Filmanimation, die auch verschiedene Integrationsvarianten zeigt. Ohne Ton.

Forschungsfokus

Die solarthermische Jalousie soll so beweglich sein wie eine normale Jalousie, aber gleichzeitig solare Wärme liefern und den g-Wert verringern. Sie benötigt nur wenige zusätzliche Komponenten, verglichen mit einer konventionellen, zwischen den Glasscheiben befindlichen Jalousie. Deshalb konzentriert sich die Entwicklung auf preiswerte Komponenten und zuverlässige Mechanismen, damit pro eingesparter Primärenergie niedrigere Kosten entstehen als bei alternativen Konzepten.

Auch der Streifenkollektor wird als Fassadensystem mit dem Ziel entwickelt, dass die Wärmegestehungskosten niedriger sind als mit anderen Technologien.
Beide Technologien sollen mit Fokus auf ästhetisch hochwertige Gebäudehüllen umgesetzt werden.
Beide Technologien nutzen Heat-Pipes mit Trockenanbindung der Kollektoren, was eine hohe Flexibilität im Kollektordesign ermöglicht.

Visualisierung einer Integrationsvariante des Streifenkollektors

© Facade-Lab

Visualisierung des Streifenkollektors mit freier Wahl der Abstände und des Materials zwischen den Kollektorstreifen

© TU München

Präsentation des Streifenkollektors auf der Messe BAU 2017 in München

© Fraunhofer-Allianz Bau

Prinzip des Streifenkollektors (Video)

Eine Animation erklärt das Prinzip des Streifenkollektors und visualisiert verschiedene Integrationsvarianten. Ohne Ton.

Erfolge

Bislang wurden fünf Mechanismen für die schaltbare thermische Kopplung der Jalousien-Lamellen entwickelt und untersucht. Und inzwischen liegen mehrere Interessensbekundungen von Architekten und Bauherren vor, die solarthermische Jalousie in Bauprojekten einsetzen zu wollen.

Anwendung

2019 sollen beide Technologien in real genutzten Gebäuden installiert werden.

Letzte Aktualisierung: 31. März 2017

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