Die Projektidee: Entwicklung und Erprobung einer autarken solaren Wärmeversorgung (Foto: SchwörerHaus KG)

Forschungshaus in Stuttgart – ganzjährige Solarthermie

Im Rahmen eines Forschungsprojektes des Instituts für Thermodynamik und Wärmetechnik (ITW) wurde Ende 2013 auf dem Universitätscampus Stuttgart-Vaihingen eine energieeffiziente Wohneinheit (43 m³) der Firma SchwörerHaus KG errichtet. Das Heizsystem, bestehend aus 88 Solarkollektoren auf 26 m², einem Sorptionswärmespeicher mit 700 kWh thermischer Speicherkapazität bei 4,3 m³ Speichervolumen und einer elektrischen Fußbodenheizung mi 375 W thermischer Leistung, liefert rund 2.900 kWh Heizwärme pro Jahr.

Das Ziel des Forschungsprojektes „SolSpaces“ ist die Entwicklung und Erprobung einer autarken solaren Wärmeversorgung für energieeffiziente Kompaktgebäude. In der ersten Phase des Projektes wurde die vorgefertigte Wohnungseinheit „Flying Spaces“ durch eine Lüftungsanlage mit integrierter Kompaktwärmepumpe beheizt. Zudem wurde eine Fußbodenheizung mit 375 W thermischer Leistung eingebaut.

In der ersten Phase sollten der Messprozess standardisiert und Referenzwerte erstellt werden. Es wurde ein Heizwärmebedarf von 4.220 kWh pro Jahr im unbewohnten Forschungshaus ermittelt. In der zweiten Phase wurde das Objekt mit 88 Solarkollektoren (Vakuumröhren-Luftkollektor) auf einer Fläche von 26 m² und dem neuartigen Sorptionswärmespeicher ausgestattet.

Das Speichermaterial setzt sich aus einem feinporigem Zeolith-Granulat zusammen. Zeolith weist eine große Feuchtigkeitsaufnahmekapazität auf. Bei solarer Einstrahlung und geringem Heizwärmebedarf liefern die 88 Solarkollektoren die thermische Energie.

Wird zusätzliche Heizwärme benötigt, liefert der Sorptionswärmespeicher durch den Prozess der Adsorption zusätzliche Wärme. Dabei durchströmt die Raumluft den Speicher. Die in der Luft enthaltene Feuchtigkeit wird durch trockenes Zeolith im Speicher aufgenommen; durch die Reaktion wird Wärme freigesetzt. Der Sorptionswärmespeicher liefert 163 kWh pro m³.

Mit einem Speichervolumen im Forschungsobjekt von 4,3 m³ werden 700 kWh thermische Speicherkapazität bereitgestellt. Die thermische Leistung des Speichers wird durch den Luftmassenstrom, die Luftwechselrate und die Luftfeuchtigkeit im Raum bestimmt. Je nach den Bedingungen weist der Sorptionswärmespeicher eine thermische Leistung von 383 bis 832 W auf.

Ist das Material gesättigt, wird es durch Desorption im Sommer getrocknet. Die Wärmezufuhr aus den Solarkollektoren trocknet das Zeolith, sodass sich die Aufnahmefähigkeit, also die potenzielle Heizwärme, regeneriert. Die Speicherkapazität wird so in den sonnenreichen Monaten wieder hergestellt.

In den Forschungsjahren 2015 und 2016 wurde durch das solare Heizungssystem mit Sorptionswärmespeicher und Wärmerückgewinnung ein Heizwärmebedarf von 2.865 kWh pro Jahr gedeckt.

Das Projekt „SolSpaces“ (2012-2015) – Entwicklung und Erprobung einer autarken solaren Wärmeversorgung für energieeffiziente Kompaktgebäude“ wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert und vom Projektträger Jülich (PtJ) unterstützt. Im Rahmen des weiterführenden Projektes „SolSpaces 2.0“ (2016-2020) wurde das solare Heizsystem mit Sorptionswärmespeicher weiterentwickelt.

Bilder

Finden Sie jetzt gezielt die besten
Projekt-Beispiele in Deutschland.

FachgebietWärmepumpeGasheizungSolarthermiePelletheizungBHKWHolzheizungElektroheizungHeizkörperFußbodenheizungPhotovoltaikFensterDämmungEnergieberaterArchitektWohnraumlüftungFördermittelberatungElektrikerKlimaanlageBrennstoffzelleHeizungsoptimierung

ObjektMehrfamilienhausWohnquartierEin-/ ZweifamilienhausSolarstrom-/ SolarwärmeparkBürogebäudeParkplatz/ CarportIndustrieSchule/ FortbildungWärmenetzGewerbe/ HandelStadt/ VerwaltungUniversität/ ForschungEvents/ PublikumsverkehrHotel/ HerbergeSportstätteKrankenhaus/ PflegeFeuerwehr/ Notarzt/ PolizeiSchwimmbadKirche/ Kapelle/ KlosterKindergartenGastronomieLandwirtschaft

Sie interessieren sich für dieses Energie­konzept?

Fachbetrieb anfragen