Solarthermie

Quelle: TUK/Sven Paustian

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Die Solarthermie gilt als wichtiger Faktor für die Dekarbonisierung des Gebäudesektors. Die Sonnenenergie lässt sich dabei nicht nur mit Hilfe von klassischen Aufdach-Kollektoren in nutzbare Energie umwandeln. Forschende der Technischen Universität Kaiserslautern (TUK) haben untersucht, wie sich durch Sonnenwärme aufgeheizter Beton effizient für die Gebäudeheizung nutzen lässt. Ergebnis ist ein Heizsystem mit neuartigen Bauteilen, die ihre eigene Masse als Wärmespeicher nutzen. Die Funktionstüchtigkeit des Konzepts konnte die Arbeitsgruppe anhand eines Prototyps nachweisen und bereitet jetzt den Schritt in die bauliche Praxis vor.

Konzeptionell verfolgten die Forschenden den Ansatz, die Energie in der Gebäudewand langanhaltend bis in die Nacht hinein verfügbar zu halten. Beton habe grundsätzlich ein sehr gutes Wärmespeichervermögen. Aber erst mit Einsatz der multifunktionalen Bauteile – aufgebaut aus einer Tragschale, einer 14 Zentimeter dicken Dämmung und einer Vorsatzschale – lasse sich die Wärme effizient für die Gebäudeheizung nutzen. Wie die Forschenden weiter erläutern, verlaufen in den Bauteilen dünne Rohrleitungen, wie sie auch bei einer Fußbodenheizung zum Einsatz kommen. Diese transportieren warmes Wasser in das Bauteil und kaltes Wasser zurück zum Heizsystem, wo Wärme eingespeichert wird. Wenn sich die Wand nur um wenige Grad Celsius aufheize, reiche das aus, um innen eine behagliche Wärme zu erzeugen.

Gekoppelt sind die multifunktionalen Bauteile und die Solarthermie mit einem regulären Heizsystem, zum Beispiel einer Fußbodenheizung mit Wärmepumpe, die einspringen kann, wenn nicht genug Sonnenwärme zur Verfügung steht. Ist zu viel Sonnenwärme verfügbar, kann diese in einem Pufferspeicher zwischengelagert werden. Das innovative System wird im Hintergrund geregelt: Temperaturfühler melden ihre Messwerte an den Zentralrechner, der Algorithmus-gesteuert entscheidet und dabei der Solarthermie als klimafreundlichem Energieträger grundsätzlich den Vorzug gibt.

Als Langzeittest ist die Hybridheizung – in dem Fall eine Kombination aus Solarthermie und Erdwärme – in einem kleinen Gebäude im Small House Village der TUK seit über drei Jahren erfolgreich im Regelbetrieb. Jetzt suchen die Forschenden für den praktischen Einsatz in einem klassischen Einfamilienhaus Bauherren, die das System testen möchten – idealerweise in Kombination mit einer Fußbodenheizung. Für die bauliche Umsetzung reicht es demnach völlig aus, einen Teil der schattigen Nordfassade mit den funktionalisierten Betonbauteilen auszustatten. Innen nehme das System kaum Platz weg, da die Rohrleitungen in der Wand verlaufen und die Steuerungstechnik in eine Ecke beziehungsweise in einen kleinen Heizraum passe.

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