Bauen mit der Sonne - Solarer Direktgewinn

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5. Funktionsweise des solaren Direktgewinns (direct gain) 5.6 Optimierung der Südverglasung und Speichermasse Solares Direktgewinnhaus 25 Approximative Absobtions- und Speicherberechnung (ausgeführte Variante) Bauteil Oberfläche AbsorbtionsleistungAbsobtionsleistung Temperaturspanne Eindringtiefe Volumengew.kg/m3Spez. Wärme Speicherenergie in m2 in W/m2 in W in K in m in kg/m3 in Wh/kgK in Wh Holz: Decke 117 12 1404 3 0.04 475 0.6 4001 Holz: Wände 127 12 1524 3 0.03 475 0.6 3258 Holz: M.Holzwand 32 12 384 3 0.04 475 0.6 1094 Holz: Schrankflächen 13 8 104 3 0.02 475 0.6 222 Gips: 17 0 3 0.09 1000 0.22 0 Backstein: 16 0 3 0.08 1100 0.26 0 Kalksandstein + Lehmputz: 28 23 644 3 0.09 1800 0.26 3538 Beton: UB + Kalksandsteinplatte 98 26 2548 3 0.09 2400 0.3 19051 Boden Primärzuschlag 20 60 1200 Beton: 26 0 3 0.1 2400 0.3 0 Summe Absorbtionsleistung 7808 Süd-Fensterfläche Sonnestrahlung Dez.-Leistungsang. in m2 in W/m2 in W Sonnenleistung 18.6 400 7440 Energieinnhalt der aktiven Masse bei 3K Temperaturunterschied 31165 Transm.wärmeverl. Lüftg.wärmeverl Gewinne oh. Solar Tagesbedarf Schlechtwettersicherheit bei Durchschnittstemp. im Jan. ohne Solargewinne in W/d in W/d in W/d in W Schlechtwettersicherheit: 1.20 Tage 23000 6000 3000 26000 Solares Direktgewinnhaus Approximative Absobtions- und Speicherberechnung (möglichst grosse Fenster) Absobtion und Speicherung_zihl1.xls 1 17.12.2008 Bauteil Oberfläche AbsorbtionsleistungAbsobtionsleistung Temperaturspanne Eindringtiefe Volumengew.kg/m3Spez. Wärme Speicherenergie in m2 in W/m2 in W in K in m in kg/m3 in Wh/kgK in Wh Beton: Decke 117 26 3042 3 0.1 2400 0.3 25272 Lehmstein: Aussenwandverkleidung 119 23 2737 3 0.09 1800 0.3 17350 Holz: M.Holzwand 32 12 384 3 0.04 475 0.6 1094 Holz: Schrankflächen 13 8 104 3 0.02 475 0.6 222 Gips: 17 0 3 0.09 1000 0.22 0 Backstein: 16 0 3 0.08 1100 0.26 0 Kalksandstein + Lehmputz: 28 23 644 3 0.09 1800 0.26 3538 Beton: UB + Kalksandsteinplatte 98 26 2548 3 0.09 2400 0.3 19051 Boden Primärzuschlag 20 60 1200 Beton: 26 0 3 0.1 2400 0.3 0 Summe Absorbtionsleistung 10659 Süd-Fensterfläche Sonnestrahlung Dez.-Leistungsang. in m2 in W/m2 in W Sonnenleistung 26 400 10400 Energieinnhalt der aktiven Masse bei 3K Temperaturunterschied 66528 Transm.wärmeverl. Lüftg.wärmeverl Gewinne oh. Solar Tagesbedarf Schlechtwettersicherheit bei Durchschnittstemp. im Jan. ohne Solargewinne in W/d in W/d in W/d in W Schlechtwettersicherheit: 2.38 Tage 25000 6000 3000 28000 Solares Direktgewinnhaus Approximative Absobtions- und Speicherberechnung (kleine Fensterflächen) Absobtion und Speicherung_zihl2.xls 1 17.12.2008 Bauteil Oberfläche AbsorbtionsleistungAbsobtionsleistung Temperaturspanne Eindringtiefe Volumengew.kg/m3Spez. Wärme Speicherenergie in m2 in W/m2 in W in K in m in kg/m3 in Wh/kgK in Wh Holz: Decke 117 12 1404 3 0.04 475 0.6 4001 Holz: Wände 136 12 1632 3 0.09 475 0.6 10465 Holz: M.Holzwand 32 12 384 3 0.04 475 0.6 1094 Holz: Schrankflächen 13 8 104 3 0.02 475 0.6 222 Gips: 17 0 3 0.09 1000 0.22 0 Backstein: 16 0 3 0.08 1100 0.26 0 Holz: Wände (Ersatz KS) 28 12 336 3 0.04 475 0.6 958 Teppich: Boden 98 0 0 0 0 Boden Primärzuschlag 20 0 0 Beton: 26 0 3 0.1 2400 0.3 0 Summe Absorbtionsleistung 3860 Süd-Fensterfläche Sonnestrahlung Dez.-Leistungsang. in m2 in W/m2 in W Sonnenleistung 9 400 3600 Energieinnhalt der aktiven Masse bei 3K Temperaturunterschied 16741 Transm.wärmeverl. Lüftg.wärmeverl Gewinne oh. Solar Tagesbedarf Schlechtwettersicherheit bei Durchschnittstemp. im Jan. ohne Solargewinne in W/d in W/d in W/d in W Schlechtwettersicherheit: 0.70 Tage 21000 6000 3000 24000 Absobtion und Speicherung_zihl3.xls 1 17.12.2008
Anhand der nebenstehenden Berechnungen soll versucht werden, mittels eines Beispiels die Zusammenhänge zwischen Südfensterflächenanteil und Speichermasse aufzuzeigen. Es handelt sich dabei um prinzipielle Zusammenhänge. In Wirklichkeit wird das thermische Geschehen in komplexer Wechselwirkung geprägt von hunderten von Einflussgrössen. Grundsätzlich sollen die Summe der Absorbtionsleistung des Gebäudes grösser oder minimal gleich gross sein, wie die im Dezember mögliche Sonnenleistung über die Südverglasung. Somit muss man bei einer grösseren Verglasung auch die innere Speichermasse vergrössern um einer Überhitzung des Gebäudes vorzubeugen. Zusätzlich verändern sich die Transmissionswärmeverluste, da die Fenster einen schlechteren U-Wert aufweisen als die Wand. Sonnenstand Winter 21. Dezember Sonnenstand Sommer 21. Juni Abb 62: Schnitt mit Sonneneinstrahlung 21. Juni (rot) und 21. Dezember (orange) ein Mittelwert davon wird zur Bestimmung der Fläche des Primärspeicherzuschlags des Bodens verwendet. H E 80 20 -1.28 Steckdose in Untersicht Fenster Pos. 12 -0.60 6 2.43 2.222 122 558 8.50 1.80 6.20 -0.57 Tor 2 Küche Veranda -0.00 OG / 04 - B: Holzrost Tor 1 ±0.00 OG / 05 -0.11 3 -0.60 -0.56 7 1.42 1.00 2.07 4 B: Keramische-/Natursteinplatten W: 3-Schichtplatten D: 3-Schichtplatten A B Fenster Pos. 6 Fenster Pos. 7 -0.57 fester Teil Garage / Velos -0.57/ -0.60 OG / 11 - B: Feinkies/ Mergel/ Kieskoffer W: Holzständer/ -platten D: Holzbalken/ -platten GS luftwechsel Essen -0.60 Grosse Südfensterflächen haben folgende Vor- und Nachteile: + Grössere solare Gewinne möglich. + In Verbindung mit der grösseren Speichermasse eine bessere Schlechtwettersicherheit. - Mehrkosten durch Fenster und Speichermaterial - Grössere Transmissionswärmeverluste Kleine Südfensterflächen haben folgende Vor- und Nachteile: + Kleinere Transmissionswärmeverluste. + Günstiger, da weniger Material und Fenster. - kleinere solare Gewinne - schlechtere Schlechtwettersicherheit Es soll ein Optimum zwischen den finanziellen und gestalterischen Möglichkeiten und der gewünschten Unabhängigkeit von einem Heizsystem gefunden werden. Dabei kann eine volle Deckung des Wärmebedarfs durch Direktgewinne nur mit einem enormen finanziellen Aufwand erreicht werden. Vorrat OG/08 Wohnen Büro / Gast ±0.00 ±0.00 ±0.00 OG / 03 3 OG / 02 OG / 01 -0.11 -0.113 -0.113 B: Keramische-/Natursteinplatten W: 3-Schichtplatten/Lehmputz D: 3-Schichtplatten Waschen OG/10 B B: Keramische-/Natursteinplatten W: 3-Schichtplatten/Lehmputz D: 3-Schichtplatten C D 5.75 13.00 7.20 1.10 25 5.95 2.99 2 8 2.25 47 6 8 1.02 95 50 8.00 2.25 2 2 20 2 8 8.25 22 3 34 2 2 7 3.658 66 30 3 3 2 2 64 7 9.72 1.30 3.223 8.50 4.50 1.80 5.40 Waschen ±0.00 OG / 10 -0.11 3 B: Keramische-/Natursteinplatten W: 3-Schichtplatten D: 3-Schichtplatten B: Keramische-/Natursteinplatten W: 3-Schichtplatten/Lehmputz D: 3-Schichtplatten B: Keramische-/Natursteinplatten W: 3-Schichtplatten/Lehmputz D: 3-Schichtplatten B: Keramische-/Natursteinplatten W: 3-Schichtplatten/Platten D: 3-Schichtplatten 5.44 Entrée I OG/06 5.80 Dusche / WC OG/07 5 15 2.40 2 7 5.44 19 8 90 588 562 148 90 12 4 2.38 5 61 63 1.31 KS Fenster Pos. 2 Fenster Pos. 3 Ofen mit Absorber Steigzone Fenster Pos. 11 / / / / Vorrat Entrée II ±0.00 ±0.00 OG 08 OG 09 -0.11 B: Keramische-/Natursteinplatten B: Kokosfasermatte W: 3-Schichtplatten W: 3-Schichtplatten D: 3-Schichtplatten D: 3-Schichtplatten Entrée I Dusche / WC ±0.00 ±0.00 OG 06 3 -0.11 OG 07 -0.113 3 -0.113 A108 EFH Zihl, 5712 Beinwil am See -1.05 SCHNITT SCHEMA SONNE 1 : 200 16.12.2008 Entrée II OG/09 sitzgelegenheit/ schuhe 8.45 5.80 6.30 5.40 7 8.68 78 26 Abb 63: Grundriss ausgeführte Variante 2 20 5.298 28 40 2 39 1 2 68 1.10 10 2.76 2.77 2.48 7 4 6 59 46 4.47 2.50 5 2 1.23 1.25 2.50 5 50 18 10 59 7 5 1 33 9 4.61 1.162 1.25 339 5 2 2.70 17.50 2 2 20 76 4 2 4 1.10 45 16 7 90 22 6 60 19 9 10 1 2.877 27 60 5 1.25 2 7 26 2 7 1.984 27 26 27 4.50 5 8 1.63 85 4 6 9 2.77 1.42 2.48 2.50 10 9 3.23 3.44 3.44 3.44 3.45 5 4 2.23 3.686 2.505 1.93 2.48 2.505 7 2 5.072 70 1.25 5 1.271 9 82 9 291 2.343 138 8 13 2.43 447 3 3.37 421 2.174 314 1.17 421 85 1.63 2.22 5 5.30 14 10 2.77 9 51 33 9 5.187 253 1.34 3.32 2 18 2 97 2.55 339 5 2 5. Funktionsweise des solaren Direktgewinns (direct gain) 3 10 287 96 2.62 2.094 3.826 60 22 97 2.55 Steigzone ±0.00 95 8 2 2.25 476 4.79 2 1.80 1.98 2.759 91 5 8 3.159 45 1.21 3 2 7 31 2 3 2 Pos. 8 7 5.012 21 70 1.10 10 59 7 10 3 28 Fenster Pos. 2 1.79 1 39 1 95 8 7 var. 1.50 2.25 47 6 95 85 85 8.50 1.80 6.20 E FF G H 26
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