AKTIVA – Heizen und Kühlen über thermisch aktivierte Aussenflächen - Entwicklung und Labortest von integrierten Systemlösungen

• Forschungsstelle: BFE
• Projektnummer: SI/500840

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Kühlen über thermisch aktivierte Aussenfächen nutzt den Effekt der Abstrahlung der Aussenfläche in klaren Nächten. Die dabei abgeführte Energie reicht im Mittelland aus, um die in der SIA 382/1 angegebenen Grenzwerte weitgehend ohne aktive Kilmatisierung zu erreichen. Die gleiche Fläche könnte damit tagsüber, bestenfalls transparent abgedeckt, für Heizzwecke und nachts, bestenfalls unabgedeckt, für Kühlzwecke genutzt werden. Allerdings weisen handelsübliche Solarkomponenten eine Optimierung für den Heizbetrieb auf, so dass im Rahmen dieses Projekts Komponenten für einen multifunktionalen Einsatz entwickelt und messtechnisch überprüft werden sollen.

Schlussbericht (Deutsch)

Im Projekt AKTIVA wird der Einsatz von thermisch aktivierten Aussenflächen im Heiz- und Kühlbetrieb untersucht. Die in diesem Projekt verwendeten unabgedeckten Solarabsorber funktionieren als Aussen-Wärmeübertrager und können im Heizbetrieb von der Umgebung und durch Absorption von Solarstrahlung Wärme aufnehmen und im Kühlbetrieb während der Nacht Wärme an die Umgebung abgeben. Mittels Prüfstandsmessungen konnte das in der vorangehenden Potenzialstudie berechnete Kühlleistungspotenzial von 70-150 W/m2 abs bestätigt werden und die Einflüsse der Wetterbedingungen und einer selektiven Beschichtung auf die Heiz- und Kühlleistung gezeigt werden. Ein verbessertes Absorbermodell wurde mit den Messdaten validiert. Die anschliessenden Systemsimulationen haben gezeigt, dass sich mit dem Heiz- und Kühlbetrieb über aktivierte Aussenflächen insbesondere für die Anwendung in Bürogebäuden, die typischerweise sowohl Heiz- als auch Kühlbedarf aufweisen, gute Nutzungsgrade erreichen lassen. Somit kann der Gesamtbedarf zum Grossteil durch regenerative Umgebungspotenziale gedeckt werden.

Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Fachhochschule Nordwestschweiz - Institut Energie am Bau
Fachhochschule Ostschweiz – FHO, HSR Hochschule für Technik Rapperswil, Institut für Energietechnik – IET

Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Wemhöner,Carsten
Wemhöner,Carsten
Kluser,Reto
Schweizer,Raphael
Afjei,Th.
Afjei,Th.
Afjei,Th.
Müller,Andreas

Zugehörige Dokumente

• AKTIVA - Heizen und Kühlen über thermisch aktivierte Aussenflächen, Labortest und Entwicklung von integrierten Systemlösungen - Schlussbericht [PDF] 7'331 kB

Schlussbericht (Englisch)

In the project AKTIVA the application of thermally activated outer surfaces of the building envelope for space heating and cooling is investigated. The outer surface is considered as uncovered solar absorber, which is applied as outer heat exchanger. In space heating operation mode heat can be extracted from the ambient temperature and the solar irradiation. In space cooling operation heat can be rejected to the colder ambient environment. By test rig measurements cooling capacities of a preceding feasibility study with 70-150 W/m2 abs could be confirmed. Moreover, the impact of the weather conditions and absorber properties (e.g. selective coating) on the capacities in heating and cooling mode has been evaluated. An enhanced absorber model has been validated with the test rig measurements and integrated in a system simulation. The system simulations showed that both in space heating and cooling operation good performance values could be achieved with office use which typically has space heating and cooling demand. Thereby, the overall energy demand can be covered by large fractions of renewable energy extracted from environmental sources.

Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Fachhochschule Nordwestschweiz - Institut Energie am Bau
Fachhochschule Ostschweiz – FHO, HSR Hochschule für Technik Rapperswil, Institut für Energietechnik – IET

Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Wemhöner,Carsten
Wemhöner,Carsten
Kluser,Reto
Schweizer,Raphael
Afjei,Th.
Afjei,Th.
Afjei,Th.
Müller,Andreas

Schlussbericht (Französisch)

Dans le projet AKTIVA l’utilisation de surfaces extérieures thermiquement activées pour le chauffage et le rafraichissement sont étudiées. Les capteurs solaires non vitrés utilisés dans ce projet fonctionnent comme « échangeur extérieur ». En mode chauffage ils soutirent de la chaleur de l’air ambiant et du rayonnement solaire. En mode rafraichissement ils restituent de la chaleur pendant la nuit à l’environnement. Des mesures sur un banc d’essai ont permis de confirmer le potentiel de puissance de rafraichissement de l’ordre de 70 à 150 W/m2 abs (surface d’absorbeur) qui avait été calculée lors de l’étude de potentiel. L’influence des conditions météorologiques et de la sélectivité de la couche des absorbeurs solaires ont également été mesurés. Un modèle amélioré de l’absorbeur solaire a été validé sur la base des mesures prises sur le banc d’essai. Les simulations de système, réalisées avec ce modèle, ont démontré que, dans des bureaux, qui nécessitent habituellement du chauffage et du rafraichissement, de bonnes valeurs de performance sont atteintes. Ainsi, les besoins thermiques (chaud & froid) sont largement fournis par des énergies renouvelables.

Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Fachhochschule Nordwestschweiz - Institut Energie am Bau
Fachhochschule Ostschweiz – FHO, HSR Hochschule für Technik Rapperswil, Institut für Energietechnik – IET

Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Wemhöner,Carsten
Wemhöner,Carsten
Kluser,Reto
Schweizer,Raphael
Afjei,Th.
Afjei,Th.
Afjei,Th.
Müller,Andreas