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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.
Sonnenkollektoren als multifunktionale Elemente
Nov. 2005 Nussmüller Architekten ZT GmbH
Nov. 2005
HOL DIE SONNE INS HAUSSonnenkollektoren als multifunktionale Elemente
Nov. 2005 Nussmüller Architekten ZT GmbH
Nov. 2005
Sonnenkollektoren als multifunktionale Elemente
Nov. 2005 Nussmüller Architekten ZT GmbH
Nov. 2005
Sonnenkollektoren als multifunktionale Elemente
Nov. 2005 Nussmüller Architekten ZT GmbH
Nov. 2005
Sonnenkollektoren als multifunktionale Elemente
Nov. 2005 Nussmüller Architekten ZT GmbH
Nov. 2005
Sonnenkollektoren als multifunktionale Elemente
Nov. 2005 Nussmüller Architekten ZT GmbH
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
Sonnenkollektoren als multifunktionale Elemente
Nov. 2005 Nussmüller Architekten ZT GmbH
Nov. 2005
Wohnbebauung Hirtenkloster
Sonnenkollektoren als multifunktionale Elemente
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Nov. 2005
Fernwärmeheizwerk Lienz _ Arch. Martin Valtiner
Die schönsten Solaranlagen ÖsterreichsOkt.2003 Austria Solar / Architekturstiftung
Sonnenkollektoren als multifunktionale Elemente
Nussmüller Architekten ZT GmbH
Nov. 2005
Bestand
Planung Projekt Algersdorferstrasse / GGW
Sonnenkollektoren als multifunktionale Elemente
Nov. 2005 Nussmüller Architekten ZT GmbH
Nov. 2005
Projekt Algersdorferstrasse / GGW
Bestand Planung
Sonnenkollektoren als multifunktionale Elemente
Nov. 2005 Nussmüller Architekten ZT GmbH
Nov. 2005
Sonnenkollektoren als multifunktionale Elemente
Nov. 2005 Nussmüller Architekten ZT GmbH
Nov. 2005
WP2-Architectural Aspects
BEURTEILUNG VON KOLLEKTORENEine empirische Studie
Colourface © Coloured Collector Facades for Solar Heating Systems and Building Insulation
Sonnenkollektoren als multifunktionale Elemente
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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
Sonnenkollektoren als multifunktionale Elemente
Nov. 2005 Nussmüller Architekten ZT GmbH
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 )
Sonnenkollektoren als multifunktionale Elemente
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Nov. 2005
WP2-Architectural AspectsColourface © Coloured Collector Facades for Solar Heating Systems and Building Insulation
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.
Sonnenkollektoren als multifunktionale Elemente
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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.
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WP2-Architectural AspectsColourface © Coloured Collector Facades for Solar Heating Systems and Building Insulation
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:
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WP2-Architectural AspectsColourface © Coloured Collector Facades for Solar Heating Systems and Building Insulation
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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
Sonnenkollektoren als multifunktionale Elemente
Nov. 2005 Nussmüller Architekten ZT GmbH
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
3Sonnenkollektoren als Elemente der Architektur, 11. November 2005 3
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
4Sonnenkollektoren als Elemente der Architektur, 11. November 2005 4
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
5Sonnenkollektoren als Elemente der Architektur, 11. November 2005 5
Ausrichtung des Daches
¢ Neigungswinkelvon 30° bis 75°
¢ Südabweichungbis 30° nach Ostbzw. 45° nach West
¢ kein wesentlicherEinfluss auf solarenErtrag
N
S
OW
6Sonnenkollektoren als Elemente der Architektur, 11. November 2005 6
Fassadenkollektoren
¢ Neigungswinkel: 90°
¢ Einstrahlung um rund 30% geringer als auf geneigte Fläche
¢ für gleichen Solaranteil –Flächenvergrößerung
¢ Vorteil: passive Gewinne
¢ Vorteil bei Heizungsunterstützung
7Sonnenkollektoren als Elemente der Architektur, 11. November 2005 7
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%
8Sonnenkollektoren als Elemente der Architektur, 11. November 2005 8
Einstrahlung in die Fassade
¢ Abschattung durch Objekte vor der Kollektorfläche
¢ Abschattung durch Objekte über der Kollektorfläche
βαα
−°=×=
90)tan(dh
)tan('' β×= dh
9Sonnenkollektoren als Elemente der Architektur, 11. November 2005 9
Einstrahlung in die Fassade
Abschattung durch Gebäudeteile
10Sonnenkollektoren als Elemente der Architektur, 11. November 2005 10
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
11Sonnenkollektoren als Elemente der Architektur, 11. November 2005 11
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
12Sonnenkollektoren als Elemente der Architektur, 11. November 2005 12
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 !
13Sonnenkollektoren als Elemente der Architektur, 11. November 2005 13
Beispiel: Karl-Schönherrgasse in Weiz
¢ 33 Wohnungen ¢ Errichtung der Solaranlage: 1977¢ Kollektorfläche 96 m²¢ Pufferspeichervolumen: 3.100 Liter¢ Brauchwasserspeichervolumen:
1.500 Liter
14Sonnenkollektoren als Elemente der Architektur, 11. November 2005 14
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
15Sonnenkollektoren als Elemente der Architektur, 11. November 2005 15
Montage – in nur einem Tag
16Sonnenkollektoren als Elemente der Architektur, 11. November 2005 16
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
17Sonnenkollektoren als Elemente der Architektur, 11. November 2005 17
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
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Mehrfachnutzen von Kollektoren
Kollektoren als Dach
Kollektoren als Fassade
Investitionskostenreduktion durch Mehrfachnutzen der Kollektoren!
Betriebskostenreduktion durch Fassadenkollektoren möglich!
19Sonnenkollektoren als Elemente der Architektur, 11. November 2005 19
„Solarspektrum“
Foto: Arch. Mathoy / Teufel & Schwarz
20Sonnenkollektoren als Elemente der Architektur, 11. November 2005 20
solarwärme – Informationen
solarwärme Info-Hotline:
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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