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2012 | Buch

Solare Technologien für Gebäude

Grundlagen und Praxisbeispiele

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Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
1. Energieverbrauch von Gebäuden und solares Deckungspotential
Zusammenfassung
Gebäude verursachen 40 % des weltweiten Primärenergieverbrauchs und sind für etwa ein Drittel aller CO2 Emissionen verantwortlich (36 % in Europa, 39 % in den USA, etwa 20 % in China (IEA Studie (2008), Price et al. (2006)). Besonders in städtischen Strukturen ist der Gebäudeenergieverbrauch typisch doppelt so hoch wie für Verkehr, beispielsweise um einen Faktor 2.2 in London (Steemers, 2003).
Ursula Eicker
2. Meteorologische Grundlagen
Zusammenfassung
Auf einen Quadratmeter horizontale Empfängerfläche auf der Erdoberfläche treffen jährlich unter deutschen Klimaverhältnissen zwischen 950-1200 kWh solare Einstrahlung auf, d. h. im täglichen Mittel etwa 3 kWh m. Die direkte gerichtete Solarstrahlung hat davon einen Anteil von knapp 50 %, der Rest ist an der Atmosphäre diffus gestreute Einstrahlung.
Ursula Eicker
3. Solare Wärmeerzeugung
Zusammenfassung
Bis 2020 soll der erneuerbare Anteil an der gesamten Wärme- und Kälteversorgung Deutschlands verdoppelt werden und damit auf 14 % steigen. Dabei muss die Solarwärme ihren bisher geringen Anteil an der erneuerbaren Wärmeversorgung von nur 4 % (2010) deutlich steigern, da die Ressourcen der heute dominierenden Biomasse in Deutschland begrenzt sind. Solarthermische Anlagen erfüllen neben anderen erneuerbaren Energien die Auflagen des Erneuerbare-Energien-Wärme Gesetz (EEWärmeG), wenn im Neubau 15 % des Wärmeenergiebedarfs solar gedeckt wird. In einigen Bundesländern wie Baden Württemberg besteht zusätzlich eine Pflicht zum Einsatz erneuerbarer Wärme, wenn die Heizungsanlage ausgetauscht wird. Mit 0.04 m Kollektorfläche pro Quadratmeter Wohnfläche sind auch hier die Anforderungen erfüllt.
Ursula Eicker
4. Solares Kühlen
Zusammenfassung
Bei hohen internen Lasten, fehlenden Nachtlüftungsmöglichkeiten, steigenden Außentemperaturen und vor allem gestiegenen Komfortansprüchen werden weltweit zunehmend mehr Klimaanlagen eingebaut – und das nicht nur im Verwaltungsbau. Für die Deckung des Klimatisierungs- und Kältebedarfs in Gebäuden stehen sowohl elektrisch als auch thermisch angetriebene Kältemaschinen zur Verfügung. Die konventionelle Kältetechnik wird durch Kompressionskältemaschinen dominiert: Jährlich werden alleine etwa 82 Millionen Raumklimageräte verkauft mit den Hauptmärkten in China und den USA (Jarn, 2009). Die Marktdurchdringung in Europa ist geringer (8.6 Millionen Einheiten 2008), weist jedoch eine hohe Wachstumsrate auf. Pro Tausend Einwohner sind in Deutschland 0.6 elektrische Klimageräte installiert, in Spanien 14 und in Italien 12 pro 1000 Einwohner (Rolles, 2004). Das entspricht einem Wachstum der klimatisierten Fläche in der EU von 3 m pro Einwohner im Jahr 2000 auf 6 m/Einwohner im Jahr 2020. Für Deutschland wird ein Wachstum vom 1.2 m/Einwohner auf 3.8 m/Einwohner erwartet.
Ursula Eicker
5. Netzgekoppelte Photovoltaiksysteme
Zusammenfassung
Mit Photovoltaik (PV) wird die direkte Umsetzung kurzwelliger solarer Einstrahlung in elektrische Energie bezeichnet.
Ursula Eicker
6. Thermische Analyse gebäudeintegrierter Solarkomponenten
Zusammenfassung
Die Substitution klassischer Baumaterialien durch aktive Solarkomponenten stellt eine besonders interessante multifunktionale Nutzung von Solartechnik im Gebäude dar.
Ursula Eicker
7. Passive Solarenergienutzung
Zusammenfassung
Die passive Solarenergienutzung liefert einen signifikanten Beitrag zur Energiebedarfsdeckung jedes Gebäudes, hauptsächlich durch die von Verglasungen transmittierte kurzwellige solare Einstrahlung, die Tageslicht zur Verfügung stellt und durch Absorption an Bauteilen in Wärme umgesetzt wird. Als passiv wird dabei die Form des Energietransports bezeichnet, der allein durch Wärmeleitung, Solar- und Wärmestrahlung und freie Konvektion stattfindet, d. h. nicht leitungsgebunden ist und ohne mechanische Hilfsenergie auskommt. Die solare Einstrahlung wird ohne Transportverluste von der Gebäudehülle oder internen Speichermassen absorbiert.
Ursula Eicker
8. Lichttechnik und Tageslichtnutzung
Zusammenfassung
Die Lichttechnik ist in erster Linie mit der Bereitstellung einer ausreichenden, blendfreien Beleuchtung von Arbeits- und Wohnräumen befasst. Licht übernimmt jedoch auch die wichtige Funktion der Orientierung im Innenraum und der Zeit und ermöglicht den Bezug zum Außenraum. Diese Qualitäten werden vorwiegend durch Tageslicht geliefert und tragen entscheidend zum visuellen Komfort bei.
Ursula Eicker
Backmatter
Metadaten
Titel
Solare Technologien für Gebäude
verfasst von
Ursula Eicker
Copyright-Jahr
2012
Verlag
Vieweg+Teubner Verlag
Electronic ISBN
978-3-8348-8237-0
Print ISBN
978-3-8348-1281-0
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-8348-8237-0