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Das neue Heizungskonzept integrierten Forscher der Universität Stuttgart in ein Gebäude.
© ITW, Universität Stuttgart
Saisonaler Sorptionsspeicher
16.04.2014

Die Grafik zeigt das Prinzip der solarthermischen Wärmeversorgung des Gebäudes namens Flying Spaces.
© ITW, Universität Stuttgart

Diese Kenndaten beschreiben die Eigenschaften des Wohngebäudes Flying Spaces.
© ITW, Universität Stuttgart

Die Sommerwärme bis zum Winter speichern

Im Projekt SolSpaces entwickeln Forscher des Instituts für Thermodynamik und Wärmetechnik der Universität Stuttgart ein neues Heizungskonzept für kompakte Wohngebäude. Darin integriert ist eine Kollektoranlage mit einem thermochemischen Speicher, der die solare Wärme des Sommers bis zum Winter speichern kann. Das wissenschaftliche Monitoring hat begonnen.

Die bisherigen saisonalen Wärmespeicher sind groß und teuer. Sie eignen sich für größere Gebäudekomplexe und Siedlungen. Geht es um die Versorgung von Ein- und Mehrfamilienhäusern, kann solare Wärme in der Regel nur für wenige Stunden oder Tage in Warmwasserspeichern und in der Gebäudemasse gespeichert werden. Um die saisonale Wärmespeicherung auch in kleineren Wohngebäuden einsetzen zu können, entwickeln und erproben Wissenschaftler des Instituts für Thermodynamik und Wärmetechnik (ITW) an der Universität Stuttgart daher eine autarke, solare Wärmeversorgung für ein energieeffizientes rund 43 Quadratmeter großes Gebäude.
„Das Heizungskonzept basiert auf einer thermischen Solaranlage in Verbindung mit einem Sorptionswärmespeicher. Die Technik hat gegenüber Wasser eine circa dreimal höhere Energiedichte und erlaubt eine kompakte und nahezu verlustfreie Wärmespeicherung“, erklärt Dr. Henner Kerskes, Projektleiter von SolSpaces am ITW.
Der Fokus dieser thermochemischen Speicher liegt auf hochporösen Zeolithen: Während der Heizperiode wird der Speicher von der Raumabluft durchströmt und die in der Luft enthaltene Feuchtigkeit adsorbiert. Dieser Prozess setzt Wärme frei, die zur Beheizung des Gebäudes genutzt wird (siehe Abbildung links). Im Sommer ist das Prinzip umgekehrt: Heiße Luft aus den Solarkollektoren wird dem mit Feuchtigkeit beladenen Speicher zugeführt. Diese zugeführte Wärme trocknet das Speichermaterial. Die Feuchtigkeit wird zusammen mit dem Luftstrom aus dem Speicher abgeleitet. „Das getrocknete Speichermaterial steht dann wieder zur Gebäudebeheizung zur Verfügung“, fügt Kerskes hinzu.

Start des Monitorings

Die Forscher des ITW installierten Messtechnik in das Forschungsgebäude. Zunächst erfolgt eine detaillierte messtechnische Analyse des Gebäudes mit der bestehenden Heiztechnik. Sie untersuchen dabei Raumtemperatur, Raumluftfeuchte und die Luftwechselrate. Daneben misst die Technik auch die Trinkwasserentnahme, die solare Strahlung und den elektrischen Energieverbrauch im Flying Space. Im Anschluss daran wird das neue solare Heizsystem eingebaut und ebenfalls messtechnisch analysiert, sodass die aus diesem System resultierenden Vorteile direkt bestimmt werden können. Im Frühjahr 2015 liegen die kompletten Ergebnisse des Monitorings von SolSpaces vor. Das Projekt wird bis dahin mit rund 620.000 Euro öffentlich gefördert.

Heizungskonzept auch für große Gebäude nutzbar

Für die Untersuchungen wählten die Forscher ein modular aufgebautes Wohngebäude, das sogenannte Flying Spaces von SchwörerHaus, aus. Es hat aufgrund seiner Kompaktheit und seiner guten Wärmedämmung einen geringen spezifischen Wärmebedarf. Tendenziell ist das Konzept auch auf größere Gebäude mit gutem Wärmedämm-Standard übertragbar. Die flexiblen, bis zu 43 Quadratmeter großen Wohngebäude, sind vollständig vorgefertigt und werden aufgebaut per Lkw angeliefert.

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Adressen

Projektpartner
SchwörerHaus KG

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