Foto: Frontansicht des Bürohauses Tattendorf

Thermocollect - Aktive Energiefassade mit direkter Nutzung der Sonnenstrahlung zur Raumheizung

Mit Hilfe des Thermocollect Energie-Fassadensystems kann die Energie, die durch die Sonnenein­strahlung an den Hauswänden entsteht, genutzt werden. Die Lösung liegt dabei in einem mechanisch aktiven System, das selektiv den Wärmeeintrag in die Wand ermöglicht, und bei Bedarf auch dämmt oder kühlt.

Kurzbeschreibung

Status

Abgeschlossen

Kurzfassung

Ausgangssituation/Motivation

Bisherige Dämmlösungen gehen davon aus, Energieströme in der Gebäu­dehülle möglichst zu unterbinden, so dass in einem ideal gedämmten Gebäude bereits geringste Energiemengen zur Temperierung ausreichen. Dazu werden hohe Dämmstärken empfohlen, das Gebäude soll luftdicht ausgeführt werden und die Lüftung gezielt und temperiert erfolgen. Solare Energie wird nur durch Fenster oder Kollektoren genutzt. Die Sonne strahlt, speziell in der kühlen Jahreszeit, nutzlos auf dick isolierte Oberflächen.

Thermocollect versucht einen anderen Ansatz. Wir entwickeln ein adaptives, aktives Fassadensystem, das in der Lage ist, Energie aus der Umwelt zu gewinnen und aktiv die Energieströme in der Gebäudehülle zu steuern.

Inhalte und Zielsetzungen

Das Ziel von Thermocollect ist die konsequente Nutzung der an senk­rechten Hauswänden verfügbaren solaren Energie. Insbesondere an Gebäuden mit massiven Wänden mit deren höheren Wärmeleitfähigkeit und Speicherkapazität.

Die solar-aktive Energiefassade nutzt die jeweils vorhandene und be­nötigte solare Energie direkt in der Wand. Die dicht schließenden, hoch­dämmenden Paneele öffnen sich bei solarem Energie­angebot und richten sich automatisch ideal aus. Dadurch erreicht das System neben ausge­zeichneten Dämmwerten einen hohen Wirkungsgrad beim Energieeintrag in die Wand. Dies bewirkt das negative effektive U-Werte erreicht werden können. Energie wird somit gewonnen.

Inhalt und Ziel dieses Forschungsprojekts sind die Weiterentwicklung, Analyse, Herstellung und Installation eines Echtsystems, um die Funktionalität zu zeigen und die Wirkung "erlebbar" zu machen.

Methodische Vorgehensweise

Nach dem erfolgreichen Betrieb von Messboxen, mit denen die aus vorangegangenen Simulationen erwartete Wirksamkeit des Systems bewiesen werden, wird durch die Echtinstallation an einer Hauswand die Wirkung des Systems "erlebbar" und somit verifiziert. Messreihen doku­mentieren die erlebbaren Wirkungen des Systems.

Durch den seriennahen Prototypenbau werden wichtige Erkenntnisse für die spätere Serienfertigung gewonnen.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen

Entwicklung/architektonische Einbettung/Vorbereitung/Aufbau/Montage/Messungen:

  • ein passendes Gebäude für die Erstinstallation wurde ausgewählt
  • ein Gebäudekonzept und Prototypenausplanung wurden erstellt
  • Komponenten wurden gefertigt
  • ein erstes Echtsystem wurde aufgebaut
  • Messreihen am Gebäude wurden aufgenommen
  • parallel dazu wurden die Berechnungsmethoden verfeinert

Systemoptimierung:

  • Entwicklung und Fertigung neuer Paneele (kein zukaufbares Produkt erfüllte die erweiterten Anforderungen)
  • Umbauten am System
  • Aufnahme neuer Messreihen
  • Befragung der Nutzer
  • Aufbau und Installation eines technisch verbesserten Echtsystems mit abermals optimierten Fertigungsständen
  • Prozessentwicklung für die Paneelfertigung V3: Durch einen eigens entwickelten Fertigungsprozess mit entsprechenden Vorrichtungen, ist nun die technische Machbarkeit der Paneele mit den geforderten Eigenschaften (Optik, Steifigkeit, Gewicht, Haltbarkeit,...) bestätigt.
  • Verbesserungen am Antriebs- und Montagesystem

Marketing/Vertrieb/Organisation/Controlling:

  • Teilnahme an 3 Ausschreibungen
  • Gewinn des 1. Platzes "Energieeffizienz" bei IE:KU Award, Umwelttechnik Cluster OÖ
  • nominiert zum Österreichischen Baupreis
  • Listung Platz 41 im Ranking der besten Jungunternehmen 2012 Zeitschrift Gewinn
  • Platz 2 in der Kategorie Umwelt (Gewinn)
  • diverse Vorgespräche mit Lieferanten, Interessenten, Vertriebspartner
  • Fertigung von diversen Funktionsmustern in verschiedenen Designs, anhand derer einige der vielen unterschiedliche Gestaltungsmöglich­keiten aufgezeigt werden können

Ausblick

Das Funktionsprinzip ist zwar simpel und leicht verständlich, die technische Umsetzung gestaltet sich aber äußerst komplex. Nicht nur, weil es sich um ein aktives System handelt, das mit ausgefeilter Logik die Umgebungsbedingungen ideal zu nutzen hat. Auch aus technischer Sicht werden Anforderungen gestellt die vorhergehend nicht erfüllt wurden.

Auf technischer Seite wurden alle Systemkomponenten entwickelt, von der Steuerung, über die Mechanik bis hin zu den Paneelkörpern. Mit den gewonnenen Erkenntnissen und den erfolgten Entwicklungen ist jetzt die Basis gelegt, um neben Erkenntnissen über die Umsetzbarkeit den Markteintritt und die Serienproduktion in Angriff nehmen zu können.

Publikationen

Thermocollect - Aktive Energiefassade

Aktive Energiefassade zur direkten Nutzung der Sonnenstrahlung zur Raumheizung
Schriftenreihe 39/2013 R. Schwarzmayr, Herausgeber: bmvit
Deutsch, 54 Seiten

Downloads zur Publikation

Projektbeteiligte

Projektleitung

DI Rudolf Schwarzmayr

Projekt- bzw. KooperationspartnerInnen

Thermocollect Team u Partner:

  • DI Rudolf Schwarzmayr
  • DI Andreas Zieger
  • DI Steffen Evers
  • Gerhard Schmitzberger
  • Ing. Martin Schmitzberger
  • LBT Schöftner Technik GmbH

Konsortialpartner:

  • Mag. Arch DI(FH) Rudolf Berger, Architekturbüro

Kontaktadresse

DI Rudolf Schwarzmayr
Nonsbach 10a
A-4983 St. Georgen
Tel.: +43 (650) 423 4412
E-Mail: rs@thermocollect.at
Web: www.thermocollect.at

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