Sonnenkollektoren als multifunktionale ElementeColoured Collector Facades for Solar Heating Systems...

Nov. 2005

Sonnenkollektoren als multifunktionale Elemente

Nov. 2005 Nussmüller Architekten ZT GmbH

Auszug aus Austria-Solar

Dachintegration

Fassadenintegration

Aufständerung

Freie Aufstellung

Am Dach liegend

Frei in der Wiese

Am Nachbargebäude

Nov. 2005

Entscheidung zu Sonnenkollektoren im Geschossbau und Verdichteten Flachbau

Aufgrund des Wissensstandes, dass sich diese Investition amortisiert.

Aufgrund von Verordnungen der Politik, kombiniert mit Förderungen.

Aufgrund von Imageüberlegungen und gesteigertem ökologischenVerständnis von Bauträgern.

Investition muss sichtbar sein: Stolz auf „moderne“ ökologischeGesinnung.



Nov. 2005

HOL DIE SONNE INS HAUSSonnenkollektoren als multifunktionale Elemente


Nov. 2005



Nov. 2005

Gestaltungskriterien zeitgerechten Wohnbaus:

Offene Grundrissgestaltung mit grossflächigen Öffnungen nach Süden.

Luft, Licht und Sonne durch die ganze Wohnung.

Gut „verkaufbare“ Terrassenwohnungen und „bewohnbare“ Dachzonen.

Bei voll verglasten Südflächen und FlachdachausführungVerbleibt wenig Platz für das Anbringen von Kollektoren.

1 m2 Südfenster mit dahinterliegendem dunklen Bodenund entsprechender Speichermasse durch den Estrichbringt einen adäquaten Wärmeeintrag, wie 1 m2 Kollektor



Nov. 2005

Wohnbebauung Hirtenkloster



Nov. 2005

Fernwärmeheizwerk Lienz _ Arch. Martin Valtiner

Die schönsten Solaranlagen ÖsterreichsOkt.2003 Austria Solar / Architekturstiftung


Nussmüller Architekten ZT GmbH

Nov. 2005

Bestand

Planung Projekt Algersdorferstrasse / GGW



Nov. 2005

Projekt Algersdorferstrasse / GGW

Bestand Planung



Nov. 2005



Nov. 2005

WP2-Architectural Aspects

BEURTEILUNG VON KOLLEKTORENEine empirische Studie

Colourface © Coloured Collector Facades for Solar Heating Systems and Building Insulation



Nov. 2005

WP2-Architectural AspectsColourface © Coloured Collector Facades for Solar Heating Systems and Building Insulation

Phase 1 : Qualitative Expertendiskussionüber Ziele einer Architektenum-frage

Anhand von Beispielen werden verschiedeneAnwendungsmethoden analysiert, wobei der Schwer-Punkt im gestalterischen Argument liegt.

Der Einfluss von Abdeckleisten und Glas-Qualitäten, sowie Standartformaten solltenunbedingt neben der Farbgebung in der Be-fragung eine Rolle spielen.

Ein-zweifam.Haus

Bürogebäude

Mehrfamilienwohnhaus



Nov. 2005

Speziell wird über Spiegelungen von Gläsern gesprochen,die einen entscheidenden Einfluss auf Hell-Dunkel-Eindrücke an der Kollektorfassade haben.

Vertikale oder horizontale Teilung durch Glasfugen und Abdeckleisten ist ebenso ein bedeutendes Gestaltungselement.Bei der Expertenrunde wird als Trend die möglichst große Glastafel und die Vermeidung von Abdeckleisten zugunsten eines Silikonrandverbundes angesehen.- ( moderne Architektur )



Nov. 2005


Eigenständige Formensprache der KollektorflächeAnpassung der Kollektorfläche an ArchitektonischeGesamtgestaltung

Die Wahl von Kollektorformaten hängt prinzipiell vomGestalterischen Zugang des Architekten ab :Wird der Kollektor in die Architektur integriert, oder wird dieser zu einem eigenständigen Gestaltungselement.Dies hat Einfluss auf die Standartgrößen.- Als selbständige(selbstbewusste) Elemente spielen Geschoßteilungen, sowie Anpassung an Dachneigungen keine wesentliche Rolle,wodurch der Architekt leichter mit Standartmaßen operierenkann.



Nov. 2005

Einen der wesentlichen architektonischen Einflüsse bildet natürlich die Farbe des Kollektors.Hiebei ist zu unterscheiden: 1. Einfluß des Gestaltungswunsches der Benutzer oder des

Architekten2. Einfluß des Landschafts,-Natur,-oder Ortsbildschutzes

Unabhängig davon sollte im Fragebogen abgefragt werden, ob die in der Expertenrunde vor-herrschende Ansicht, daß wichtige Grundfarben für 90% der Bauaufgaben ausreichen, auchvon der Mehrzahl der ArchitektInnen so gesehen wird.



Nov. 2005


Ziel: Erforschung der Bedürfnisse von Anwendern

Methode: Schriftliche Befragung von Experten

Stichprobengröße: N=84

Rücklaufquote = 17%

Grundgesamtheit: Architekten in Steiermark und Kärnten

Erhebungszeitraum: 14. 8. – 30. 9. 2002

Beauftragtes Institut: SCAN

Auf Grundlage der Voranalyse wird seitens der Agentur für Markt- und Gesellschaftsanalytik SCAN eine Umfrage durchgeführt:



Nov. 2005


Frage : Haben Sie schon einmal Kollektoren in Bauvorhaben eingeplant?

Schluss: Diejenigen Architekten,die die Fragebögen ausgefüllt retournierten, haben sich zu einem überdurchschnittlich hohen Anteil selbst mit Kollektoren am Bau befasst.- Die folgenden Aussagen können somit als Fachmeinung ange-nommen werden.



Nov. 2005

Frage: Haben Kollektoren für Sie neben der Grundfunktion auch einen

architektonischen Gestaltungswert?

Schluss: Diejenigen Architekten, die sich mit Kollektoren beschäftigen, messen dem äußeren Erscheinungsbild eine sehr wichtige Rolle zu.d.h.: Ein „Unsichtbarmachen“- durch optische Angleichung an den Hinter-

grund - scheint nicht der Wunsch der Architekten zu sein.



Nov. 2005

Architektur nimmt auf Kollektor-Standartformate (kostengünstiger)Rücksicht.

Kollektor passt sich der Architektur an ( teuere Sonder-Formate)

Frage: Welche Präferenz haben Sie bezüglich den Kollektorformaten.

Schluss: Die befassten Architekten bevorzugen eindeutig kostengünstigere Standart-formate.Die zu der Zusatzfrage gegebenen Anregungen lassen in ihrer Vielzahlkeinen Schluss auf ein präferiertes Standartmaß zu.



Nov. 2005

Frage: Die Forschung und Industrie muss künftig den Fokus auf eine bestimmte Farbenauswahl legen.Welche der beiden Varianten würden Sie bevorzugen ?

Schluss: Hier ist eindeutig zu erkennen,dass 2/3 der Befragten auf eine große Farbpalette zugunsten von drei Grundfarben verzichten.- Mit ausschlaggebend ist sicher auch der in der Fragestellung inkludierte Kostenvorteil.



Nov. 2005

Frage: Wie wichtig beurteilen Sie die Erforschung folgender Farben ?

Schluß: Die Präferenz liegt hier eindeutig bei den technischeren Farben wie Grau-Silberund Blau.- An dritter Stelle scheinen noch die Rottöne auf.Wie wir auch in den Vorgesprächen schon erfahren konnten, sind Erd-Naturtöne,wie braun, grün und gelb nicht gewünscht.



Nov. 2005

Colourface © Coloured Collector Facades for Solar Heating Systems and Building Insulation

Weitere Ergebnisse zusammengefasst:

Zu Abdeckleisten und Silikonrandverbund:Kein eindeutiges Ergebnis : Obwohl 73% der Befragten angeben, Silikon-Randverbund zu bevorzugen, geben auch 92% an,daß für sie die Form und Farbe der Abdeckleisten wichtig ist.

Zu bauphysikalischen Problemen:62% der Befragten erwarten sich bei Fassadenkollektoren keine bauphysika-lischen Probleme, 88% wünschen sich durchgerechnete Beispiele für Wand-aufbauten mit Kollektoren.

Zu Abdeckgläsern:Der Trend geht Hier eindeutig zum technisch besten Glas.-Angebotene Alter-nativen, wie Draht- oder Ornamentglas, sind nicht gewünscht.

Zu Anregungen: ( im folgenden taxativ aufgezählt )Gläser farbig-matt - gebogenes Glas - nicht spiegelnd - Satinato oder sand-gestrahlt - technisch u.preislich optimiertes Glas -Entwicklung von Fassadensystemen mit Kollektoroberfläche - Flachkollek-toren komplett aus Glas,Kanten bündig - Form: Kreis, Dreieck, Raute -Verbesserung der Lebensdauer, industrielle Systemanschlüsse.



Kollektor –was kannst du ?

DI Thomas Müllerklima:aktiv solarwärmeAEE INTEC, Gleisdorf

2Sonnenkollektoren als Elemente der Architektur, 11. November 2005 2

Solare Raumheizungsunterstützung

¢ Solaranlage liefert Teil desHeizenergiebedarfsund Warmwasserbedarfs

¢ Restenergie liefert derkonventionelle Heizkessel

80%

20%

Heizen + Warmwasser

Licht, Kühlschrank, TV, PC, etc.

Quelle: GREENoneTEC 2003

Energiebedarf - Einfamilienhaus

mit deckbar

25% 7

0%

Heizenergie Warmwasser


Dimensionierung Eigenheim

¢ Ausschlaggebend ist der solare Deckungsgrad!

¢ Beispiel: Einfamilienhaus10 kW Heizlast; 4 Personen

Energiespeichervolumen

Kollektorfläche

Deckungsgrad gesamt

2.500 Liter1.000 Liter

30 m²15 m²

30%15%

¢ Speicherdimensionierung:ca. 50 bis 100 Liter pro Quadratmeter Kollektorfläche


Dimensionierung Geschoßwohnbau

60 bis 8050 bis 70Speichervolumen in Liter(pro m² Kollektorfläche)

1,8 bis 2,20,9 bis 1,4Kollektorfläche in m²(pro Person)

70 bis 75%ca. 50 bis 60%Solarer Deckungsgrad(Warmwasser)

25 bis 30%ca. 15 bis 20%Solarer Deckungsgrad(Gesamt)

Nahezu 100% Sommerdeckung

Kosten/NutzenOptimum


Ausrichtung des Daches

¢ Neigungswinkelvon 30° bis 75°

¢ Südabweichungbis 30° nach Ostbzw. 45° nach West

¢ kein wesentlicherEinfluss auf solarenErtrag

N

S

OW


Fassadenkollektoren

¢ Neigungswinkel: 90°

¢ Einstrahlung um rund 30% geringer als auf geneigte Fläche

¢ für gleichen Solaranteil –Flächenvergrößerung

¢ Vorteil: passive Gewinne

¢ Vorteil bei Heizungsunterstützung


Bedarf - Solarer Gewinn

¢ Vergleich Einfamilienhaus – 45° geneigte Fläche zu FassadenkollektorEinfamilienhaus, 4 Personen, 8kW Heizlast; 20 m² Kollektorfläche; 1000 Liter Speicher

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

Jan Feb Mär Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez

En

erg

ie [

kWh

/mo

n]

Energiebedarf WW [kWh/mon]

Energiebedarf Heizung [kWh/mon]

Energiebedarf gesamt [kWh/mon]

Energiegewinn solar 45° [kWh/mon]

Energiegewinn solar 90° [kWh/mon]

keine Stagnation im Sommerkeine Stagnation im Sommer

Flächenvergrößerung Fassade gegenüber 45°für gleichen Deckungsgrad ca. 35%

Flächenvergrößerung Fassade gegenüber 45°für gleichen Deckungsgrad ca. 35%


Einstrahlung in die Fassade

¢ Abschattung durch Objekte vor der Kollektorfläche

¢ Abschattung durch Objekte über der Kollektorfläche

βαα

−°=×=

90)tan(dh

)tan('' β×= dh


Einstrahlung in die Fassade

Abschattung durch Gebäudeteile


Farbige Absorber

¢ Wunsch der Architekten und vieler Bauherren

¢ Problem: Selektivität der Schicht

¢ Bei Farbschichten ist die Absorption geringer und die Emission höher als bei selektiven Schichten

¢ Leistungsfähigkeit von Solarlack wird erreicht

¢ größere Kollektorflächen nötig


Vergrößerung der Kollektorfläche

1,41,31,240Einfamilienhaus, 4 Personen, Warmwasser und 8 kW Heizlast

1,71,51,570Einfamilienhaus, 4 Personen,Warmwasser

Rotbraun zu selektiv[m²/m²]

Grün/blau zu selektiv[m²/m²]

Solarlack zu selektiv[m²/m²]

Solarer Deckungsgrad

[%]Anwendung

¢ Bei farbigen Absorbern muss die Fläche zwischen 20% und 70% gegenüber selektiv beschichteten Absorbern vergrößert werden.

¢ Bei Kombianlagen ist die Vergrößerung geringer als bei Warmwasseranlagen


Lebensdauer von Kollektoren

¢ industrielle Kollektorproduktion

¢ hoher Systemvorfertigungsgrad

¢ umfangreiche Qualitätssicherungs-maßnahmen

¢ gut ausgebildete Planer und Installateure

Bei Solarsystemen nach aktuellem Stand der Technik kann von einer Lebensdauer von mindestens 25 Jahren ausgegangen werden !


Beispiel: Karl-Schönherrgasse in Weiz

¢ 33 Wohnungen ¢ Errichtung der Solaranlage: 1977¢ Kollektorfläche 96 m²¢ Pufferspeichervolumen: 3.100 Liter¢ Brauchwasserspeichervolumen:

1.500 Liter


Optimaler Zeitpunkt

Somit die besten Zeitpunkte zur Installation einer Solaranlage mit

geringsten Systemkosten !

¢ Modernisierung

das Dach wird erneuertdas bestehende Heizungssystem wird erneuert der Brauchwasserspeicher wird erneuert

¢ Neubau

durch die Nutzung von Synergien kommen sämtliche Vorteile von Beginn an zum Tragen


Montage – in nur einem Tag


Investitionskosten von Solaranlagen

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 50 100 150 200 250 300 350 400

Bruttokollektorfläche [m²]

spezifische Anlagenkosten [EUR/m² Bruttokollektorfläche]

günstige Rahmenbedingungen

ungünstige Rahmenbedingungen

, netto


Kostenoptimierung

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 375 400 425

einfache kompakteRegelung

einfache kompakteRegelung

Gebäude-integration

Gebäude-integration Zentrales

Einspeichersystem

ZentralesEinspeichersystem Umfassender

Planungsansatz

UmfassenderPlanungsansatz

Mehrspeicher-systeme

Mehrspeicher-systeme

Aufständerungvon Kollektoren

Aufständerungvon Kollektoren Erdleitungen

oder frei verlegt

Erdleitungenoder frei verlegt

Kostenreduktion Kostenerhöhung


Mehrfachnutzen von Kollektoren

Kollektoren als Dach

Kollektoren als Fassade

Investitionskostenreduktion durch Mehrfachnutzen der Kollektoren!

Betriebskostenreduktion durch Fassadenkollektoren möglich!


„Solarspektrum“

Foto: Arch. Mathoy / Teufel & Schwarz


solarwärme – Informationen

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Erfahrene Solarexperten beraten Sie gerne zu allen Fragen rund um Solarenergienutzung !

solarwärme website:

Informationen rund um Solarenergienutzung auf Österreichs umfassendster Solar-Website unter

www.solarwaerme.at


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