Energie – Sonne, Wind, Biomasse, Wasserkraft, Geothermie - η green

● architektur
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Abb. 2 Energieturm
Detail
Solarkamin Lüftungs- und
Kühlturm
3% Gefälle
PCM Decke
offene Lamellen
offenes Klappfenster
Glas
PV
Glas
Absorber
Wasser
Solarkamin
Abb. 3 Prinzip der PVT-Kollektoren und PCM Decke
Abb. 4 home + beim SDEurope 2010 in Madrid
offenes
Dachfenster
offenes
Drehflügel-
Fenster
geschlossene
Lamellen
Sockelbereich des Turmes quellluftartig in den Innenraum ein und
trägt zum Wohnkomfort bei. Die Abluft verlässt das Gebäude
durch die Bereiche links und rechts des Turmes, unterstützt durch
so genannte Solarkamine. In diesen heizen sich mobile-artig gestaltete
Absorberflächen durch die solare Einstrahlung auf und
geben die Wärme an die umgebende Luft ab. Der dadurch entstehende
thermische Auftrieb unterstützt die Durchströmung der
Kamine und führt zu einem Unterdruck im Gebäude, wodurch die
Funktion des kühlenden Teils des Turms gestärkt wird (Abb.2).
PVT-Kollektoren – Strom und Kühlenergie aus einer Hand
Die Energiehülle aus Photovoltaik-Modulen erzeugt tagsüber
Strom und nachts Kälte. Dazu wird Wasser aus einem Rückkühlspeicher
durch Rohre hinter den PV-Modulen auf das Dach gepumpt
(Abb.3). Durch die Abstrahlung gegen den regelmäßig
wolkenlosen Nachthimmel kühlen die PV-Module aus und entziehen
dem dahinter vorbeifließendem Wasser Wärme. Das Prinzip
der Strahlungskühlung beruht auf der Wärmeabgabe durch langwellige
Abstrahlung eines Körpers an einen anderen Körper mit
niedrigerer Temperatur, der als Wärmesenke dient. In der Anwendung
zur Kühlung von Gebäuden stellt die Gebäudeoberfläche
den zu kühlenden Körper dar, die Wärmesenke ist der klare Himmel.
Dieser eignet sich dafür besonders gut, da die Himmelstemperatur
– insbesondere in der Nacht – niedriger ist als die der
meisten Gegenstände auf der Erde. Wie Experimente im Vorfeld
gezeigt haben, sind dabei je nach Wassertemperatur, Außentemperatur
und Bewölkungsgrad Kühlleistungen von ca. 50-120 W/m²
Dachfläche realistisch, gerade am Wettbewerbsstandort Madrid
mit regelmäßig wolkenlosen Nächten im Sommer.
Um diesen Effekt auszunutzen, wurde home + mit einem Strahlungskühlungssystem
ausgestattet, das an der HFT Stuttgart im
Rahmen des Projekts neu entwickelte photovoltaisch-thermische
Hybridkollektoren (PVT-Kollektoren) verwendet. Das so gekühlte
Wasser wird zur Regenerierung einer PCM-Decke, zur direkten
Kühlung des Fußbodens und zur Kühlung von 1.200 Liter Wasser
in einem „Rückkühlspeicher“ genutzt. Dieser Speicher dient zur
Rückkühlung einer reversiblen Wärmepumpe, die zur Abdeckung
von Spitzenlasten vorgehalten wird. [2]
Regenerative Warmwasserbereitung und Heizung
Der Warmwasserbedarf wird über Vakuumröhren-Kollektoren
gedeckt, die gleichzeitig in der Energiehülle als Verschattungselemente
eingesetzt werden. Im Heizfall werden die überschüssigen
und aufgrund des niedrigen Temperaturniveaus nicht zur Warmwasserbereitung
nutzbaren Erträge der Vakuumröhren-Kollektoren
genutzt, um den Wasserspeicher zu laden. Dabei handelt es sich
um den oben erwähnten „Rückkühlspeicher“, der im Heizfall der
reversiblen Wärmepumpe als Wärmequelle zur Heizung des Gebäudes
und zur Warmwasserbereitung dient. Ein Lüftungsgerät
mit Wärmetauscher minimiert die Lüftungswärmeverluste im
Winter und unterstützt durch Befeuchtung der Abluft mit einem
weiteren Wärmetauscher die Kühlung der Zuluft.
Plusenergiehaus durch innovative Photovoltaik
Der Energiebedarf für Heizen, Kühlen, Lüftung und Warmwasser
wird durch die oben beschriebenen passiven und aktiven Maßnahmen
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