Passive Mechanismen in der Solarenergie - Thermische Solarenergie: Grundlagen, Technologie, Anwendungen - page 245

Abb. 4.90 Schematischer
Vergleich des Energieflusses
einer konventionellen nicht
transparenten Wärmedäm-
mung a und einer trans-
parenten Wärmedämmung
(TWD) b
Bei neuen Konstruktionen liegt der Absorber am Kunststoff an, sodass der seitliche Ver-
schluss der Röhrchen konstruktiv einfach möglich ist. Der direkte Kontakt von Absorber
und TWD-Material bedeutet aber für den Kunststoff eine latente Überhitzungsgefahr. Ein
Luftraum zwischen Absorber und Kunststoff, wie dies bei den ersten TWD-Konstruktio-
nen der Fall war, vermindert diese Gefahr. Die Kapillarröhrchen müssen dann allerdings
durch eine anliegende äußere Glasscheibe verschlossen sein. Eine präzise Dimensionie-
rung der Bauteile bringt bei der kompakten Bauweise auch den gewünschten Effekt. Die
Temperaturen in der Konstruktion sind über den Absorptionsfaktor des Absorbers und
die Wärmeleitfähigkeit der Speicherwand „regelbar“. Die Beschattungseinrichtung ist aus
Gründen der Wartung außerhalb des Glases intelligenter platziert.
Energietransfer in einer TWD
Solarstrahlung durchdringt die äußere Glasscheibe und die transparente Dämmschicht.
Innerhalb der Kapillaren wird sie vorwiegend in Vorwärtsrichtung gestreut. Abhängig
vom Einfallswinkel tritt eine Brechung auf. Ungefähr ein Drittel der solaren Einstrahlung
wird an der Glasscheibe und im TWD-Material reflektiert oder geht durch langwellige
IR-Strahlung verloren. Die Kapillaren leiten das Licht in Richtung des Absorbers (-Nutz-
effekt-). Der die TWD-Konstruktion durchdringende Strahlungsanteil erzeugt im dunkel
eingefärbten Absorber Wärme, die im Verhältnis der k -Werte der angrenzenden Bauteile
abfließt. Ein Beispiel mit Zahlen soll dies illustrieren: Die wirksame Globalstrahlung auf
der Oberfläche der Konstruktion soll an einem sonnigen Tag 500 Wm −2 betragen. Kommt
ein Drittel wegen Reflexion und Wärmeverlusten nicht bis zum Absorber, so beträgt die
wirksame Wärmeleistung im Absorber ca. 330 W/m 2 . Bei einer zum Absorber energetisch
symmetrischen Konstruktion übernehmen - durch Wärmeleitung oder Konvektion - die
opake Wand und das TWD-Material ungefähr je 160 W/m 2 . Im mitteleuropäischen Mittel
sind das pro Quadratmeter und Tag 1-1.5 kWh speicherbare Wärme im Absorber also
in der Backstein- oder Betonwand. Von diesem „Bruttogewinn“ müssen die nach außen
wirkenden Wärmeabstrahlungsverluste subtrahiert werden. Insbesondere in der Nacht
bei unbewölktem Himmel gibt eine warme TWD-Wand relativ viel Wärme ab. Über eine