For­schung und Technik

Im Pro­jekt „Tab­so­lar II“sol­len so­lar­ther­mi­sche Kol­lek­to­ren aus Ul­trahoch­leis­tungs­be­ton her­ge­stellt wer­den

baustoffpraxis - - AUS DEN INHALT -

Bei der In­te­gra­ti­on er­neu­er­ba­rer Ener­gi­en in die Ge­bäu­de­hül­le kann Solar­ther­mie ei­ne we­sent­li­che Rol­le spie­len. Im Pro­jekt „Tab­so­lar II“ver­folgt das Fraun­ho­fer-In­sti­tut für so­la­re Ener­gie­sys­te­me (ISE) ge­mein­sam mit In­dus­trie­part­nern den neu­ar­ti­gen An­satz, so­lar­ther­mi­sche Kol­lek­to­ren aus Ul­trahoch­leis­tungs­be­ton her­zu­stel­len.

Bis­lang ba­sie­ren so­lar­ther­mi­sche Pro­duk­te in der Re­gel auf durch­ström­ten Bau­tei­len aus Me­tall, die ei­nen ho­hen An­teil der So­lar­strah­lung auf­neh­men und zur Ver­mei­dung ther­mi­scher Ver­lus­te we­nig In­fra­rot­strah­lung ab­ge­ben. Mit die­sem Stand der Technik wird der Ge­bäu­d­e­in­te­gra­ti­on und ar­chi­tek­to­ni­schen Aspek­ten je­doch oft we­nig Rech­nung ge­tra­gen.Ge­eig­ne­te Ver­fah­ren wur­den be­reits er­probt. Das Pro­jekt­team er­ar­bei­tet nun die nächs­ten Schrit­te hin zur spä­te­ren Pro­dukt­fer­ti­gung und An­schluss­kon­zep­te für die Ge­bäu­d­e­in­te­gra­ti­on.

Im Pro­jekt „Tab­so­lar II“forscht das Fraun­ho­fer ISE ge­mein­sam mit fünf Part­nern aus In­dus­trie und For­schung dar­an, auf Ba­sis durch­ström­ter Bau­ele­men­te aus Ul­trahoch­leis­tungs­be­ton (UHPC – Ul­tra High Per­for­mance Con­cre­te) res­sour­cen-und kos­ten­ef­fi­zi­en­te Pro­duk­te zu ent­wi­ckeln, die in der Fas­sa­de ver­baut wer­den und so Ge­bäu­de­hül­len für den Ein­satz er­neu­er­ba­rer Ener­gi­en nutz­bar ma­chen. Für die neu­ar­ti­gen Bau­tei­le wur­den spe­zi­el­le Re­zep­tu­ren für UHPC ent­wi­ckelt. Aus die­sem kön­nen sehr fi­li­gra­ne, ma­te­ri­al­spa­ren­de und gleich­zei­tig hoch­fes­te Be­ton­fer­tig­bau­tei­le ge­gos­sen wer­den. Die Ka­nal­struk­tu­ren der UHPC-Kol­lek­to­ren wer­den im vom ISE ent­wi­ckel­ten und pa­ten­tier­ten bio­ni­schen „Frac Therm“-Ver­fah­ren rea­li­siert. Die­ses er­zeugt auf Ba­sis ei­nes Al­go­rith­mus mehr­fach ver­zweig­te Struk­tu­ren wie zum Bei­spiel in Blät­tern. Mit dem Ver­fah­ren kön­nen na­he­zu be­lie­bi­ge For­men mit ei­nem gleich­mä­ßig durch­ström­ten Ka­nal­netz­werk ver­se­hen wer­den. Es wur­de be­reits in an­de­ren Kon­zep­ten und Fer­ti­gungs­ver­fah­ren, zum Bei­spiel für So­larab­sor­ber, er­folg­reich ein­ge­setzt.

Ver­schie­de­ne Aus­füh­run­gen

„Nach­dem wir in ei­nem ers­ten Pro­jekt ein Her­stel­lungs­ver­fah­ren für UHPC-Kol­lek­to­ren im La­bor­maß­stab ent­wi­ckelt ha­ben, ver­fol­gen wir nun die not­wen­di­gen Schrit­te in Hin­blick auf spä­te­re Pro­duk­te“, so Dr. Micha­el

Her­mann, zu­stän­di­ger Pro­jekt­lei­ter und Ko­or­di­na­tor In­no­va­ti­ons­pro­zes­se Wär­me- und Käl­te­tech­nik. „In ,Tab­so­lar II’ liegt un­ser Fo­kus auf der Fas­sa­den­an­wen­dung von UHPC-Kol­lek­to­ren.“Die Fraun­ho­fer-For­scher und ih­re Pro­jekt­part­ner kon­zen­trie­ren sich ak­tu­ell auf zwei Aspek­te. Zum ei­nen ist es Ziel, das vom Fraun­ho­fer ISE ent­wi­ckel­te und er­prob­te Mem­branVa­ku­um­tief­zieh­ver­fah­ren (MVT-Ver­fah­ren) auf pra­xis­taug­li­che Grö­ßen zu ska­lie­ren und auf pro­duk­ti­ons­na­hen An­la­gen zu rea­li­sie­ren. Bei die­sem Ver­fah­ren wer­den die Au­ßen­kon­tu­ren der spä­te­ren Fluid­ka­nä­le in ei­nen Werk­zeug­block ge­fräst. Der Block wird mit Boh­run­gen ver­se­hen und mit ei­ner Mem­bran über­deckt. Un­ter Zu­hil­fe­nah­me von Va­ku­um wird dann ei­ne Halb­scha­le des UHPC-Bau­teils tief­ge­zo­gen und noch vor Aus­här­tung mit ei­ner Plat­te aus fri­schem UHPC zu­sam­men­ge­bracht. Die Her­stel­lung von Bau­ele­men­ten im MVTVer­fah­ren wur­de für For­ma­te von 340 Mil­li­me­ter x 460 Mil­li­me­ter be­reits im La­bor um­ge­setzt. Jetzt geht es dar­um, für die Bau­bran­che pra­xis­taug­li­che For­ma­te zu rea­li­sie­ren.

Zum an­de­ren ver­folgt das Pro­jekt­team das Ziel, je nach An­for­de­run­gen der Ziel­märk­te für UHPC-Kol­lek­to­ren un­ter­schied­li­che Aus­füh­run­gen an­zu­bie­ten. Die Aus­füh­rung „Tab­so­lar Pre­mi­um“soll mit ei­ner spek­tral­s­e­lek­ti­ven Be­schich­tung so­wie An­ti­re­flex­glas ver­se­hen und hin­sicht­lich Ef­fi-

zi­enz mit markt­gän­gi­gen So­lar­kol­lek­to­ren ver­gleich­bar wer­den. „Tab­so­lar Eco­no­my“steht für la­ckier­te oder durch­ge­färb­te UHPC-Kol­lek­to­ren mit Low-E-Ver­gla­sung und et­was ge­rin­ge­ren Er­trä­gen. In der Ka­te­go­rie „Tab­so­lar De­sign“liegt der Fo­kus auf der ge­stal­te­ri­schen Aus­füh­rung. Die­se Kol­lek­to­ren sind un­ver­glast und kön­nen mit ver­schie­dens­ten Struk­tu­ren und Far­ben ver­se­hen wer­den. Die ers­ten bei­den Ka­te­go­ri­en wer­den für di­rek­te so­la­re An­wen­dun­gen, zum Bei­spiel zur Trink­warm­was­ser­be­rei­tung oder für die Nut­zung in So­larKom­bi­sys­te­men, kon­zi­piert. Die drit­te Ka­te­go­rie zeich­net sich durch viel­fäl­ti­ge ar­chi­tek­to­ni­sche Gestal­tungs­mög­lich­kei­ten aus. Da sie deut­lich ge­rin­ge­re Tem­pe­ra­tur­ni­veaus und Wir­kungs­gra­de er­reicht, ist sie zum Bei­spiel als Nie­der­tem­pe­ra­tur-Wär­me­quel­le für Wär­me­pum­pen ge­eig­net. „Für al­le drei Kol­lek­tor­va­ri­an­ten wer­den Sys­tem­si­mu­la­tio­nen, Wirt­schaft­lich­keits­be­rech­nun­gen und Le- bens­zy­klus­be­trach­tun­gen durch­ge­führt“, so Her­mann. „Nur so kön­nen die­se für die spä­te­re In­te­gra­ti­on in die Ge­bäu­de­hül­le von uns op­ti­miert und ziel­ge­rich­tet zu ei­nem wett­be­werbs­fä­hi­gen Pro­dukt auf dem Markt wei­ter­ent­wi­ckelt wer­den.“

Um die spä­te­ren Pro­duk­te zu ver­an­schau­li­chen, soll zum Pro­jek­ten­de ein De­mons­tra­ti­ons­ge­bäu­de ent­ste­hen, des­sen Fas­sa­de UHPC-Fer­ti­ge­le­men­te ent­hält. Das An­schau­ungs­ob­jekt soll mit ein­fa­cher Mess­tech­nik aus­ge­stat­tet sein und so ei­ne Vi­sua­li­sie­rung des ther­mi­schen Ver­hal­tens der Ele­men­te er­mög­li­chen. „Ein De­mo­ge­bäu­de im rea­len Be­trieb lie­fert uns wich­ti­ge Er­kennt­nis­se für die Wei­ter­ent­wick­lung der Pro­dukt­ka­te­go­ri­en“, so Her­mann. „Au­ßer­dem gibt es uns die Mög­lich­keit, un­se­re Er­geb­nis­se vor Ort zu prä­sen­tie­ren und di­rek­te Re­ak­tio­nen von po­ten­zi­el­len In­ter­es­sen­ten ein­zu­ho­len.“Die be­tei­lig­ten Part­ner den­ken au­ßer­dem wei­ter in die Zu­kunft. Sie möch­ten das De­mo­ge­bäu­de auch nut­zen, um ers­te An­wen­dun­gen von UHPC-Bau­ele­men­ten im In­nen­raum, zum Bei­spiel für ther­mo­ak­ti­ve Bau­teil­sys­te­me (TABS), zu eva­lu­ie­ren und da­mit wei­te­re Po­ten­zia­le der ent­wi­ckel­ten Tech­no­lo­gie auf­zu­zei­gen.

FO­TO: G.TECZ ENGINEERING

„Tab­so­lar“-Ele­ment aus Ul­trahoch­leis­tungs­be­ton, das im Mem­branVa­ku­um­tief­zieh­ver­fah­ren her­ge­stellt wur­de.

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