Gebäudeintegrierte solare Stahlsandwichelemente mit Mineralwollkern für den Industrie- und Gewerbebau

Stahlsandwichelemente sind im Gewerbe- und Industriebau etablierte Fassadenbauteile zur wirtschaftlichen Erstellung konstruktiv und bauphysikalisch funktionaler Gebäudehüllen. Neben vielfältigen architektonischen Gestaltungsmöglichkeiten bieten diese Flächen zusätzlich ein Potenzial für eine solarthermische Aktivierung. Die effiziente Nutzung der auf diesen Flächen absorbierten Sonnenenergie ist Gegenstand des aktuellen Forschungsprojekts in Kooperation mit der Fachhochschule Dortmund. Die solare Aktivierung erfolgt im Projekt über die Integration eines geeigneten Wärmetauschers in das Sandwichelement. Im Vergleich zu bisherigen Ansätzen werden auch alternative Lösungen zum konventionellen Rohregister aus Kupfer untersucht und evaluiert. Die Leistungsfähigkeit der Stahlsandwichelemente wird durch Messungen und FEM-Simulationen bestimmt. Der Konversionsfaktor von im Projekt gefertigten Demonstratoren liegt bei bis zu 56 %, wobei eine Steigerung bis zu 70% abhängig von Farbe und Anteil der solaraktivierten Fläche erreichbar ist.

Die anschließenden Systemsimulationen sollen Aufschluss über die Leistungsfähigkeit und das Systemverhalten der entwickelten Solarpaneele in wärmepumpenbasierten Systemen mit Erdwärmesondenfeldern geben. In vorangegangenen Projekten am ISFH wurde bereits gezeigt, dass in erdgekoppelten Wärmepumpensystemen durch den Einsatz von unabgedeckten Kollektoren mittels solarer Regeneration die Fläche des Erdwärmetauschers deutlich reduziert werden kann und gleichzeitig ein robustes und nachhaltiges System entsteht. In ersten Untersuchungen lässt sich erkennen, dass der Einsatz der solaraktivierten Elemente eine Reduzierung der Bohrlochlänge bzw. der Sondenanzahl um bis zu 30 % zulässt. Anhand der Ergebnisse aus den Simulationsstudien werden abschließend wirtschaftliche Betrachtungen durchgeführt.