Überhitzungsschutz mit thermotropen Schichten: Fid-Bau Portal

Überhitzungsschutz mit thermotropen Schichten

Wilson, H.R. / Raicu, A. / Rommel, M. / Nitz, P.

Überhitzungen in transparent wärmegedämmten Gebäuden beeinträchtigen den Wohnkomfort. Diese auf die hocheffizienten solartechnischen Systeme zurückzuführende Überhitzung kann zudem bei den Kollektoren zur Systemzerstörung führen. Neben den herkömmlichen mechanischen Sonnenschutzvorrichtungen bieten sogenannte thermotrope Schichten eine Möglichkeit zur Lösung dieses Problems. Solche Schichten bestehen aus zwei Komponenten mit unterschiedlichen Brechungsindex, z.B. aus zwei verschiedenen Kunststoffen (Polymerblend) oder aus Wasser und einem Kunststoff (Hydrogel). Bei tieferen Temperaturen ist die Mischung homogen und durch eine ähnlich hohe Transmission wie das darunterliegende Glas- oder Kunststoffsubstrat gekennzeichnet. Bei höheren Temperaturen liegen die Bestandteile als getrennte Phasen vor und verursachen Lichtstreuung. Die Änderung vom transmittierenden zum streuenden Zustand ist reversibel und wird durch die Abnahme der normal-hemisphärischen Transmissionswerte von etwa 90 % auf 10 - 50 % charakterisiert. Nach einer kurzen Darstellung der optischen Eigenschaften thermotroper Schichten werden diese Daten verwendet, um die Wirkung der Schichten als Überhitzungsschutz für verschiedene Anwendungen zu simulieren. Ihr Einsatz als Steuerungselement wurde für folgende drei Fälle untersucht: TWD-Fassaden, Überkopfgebäudeverglasungen und Prozeßwärmekollektoren. Für spezielle Gebäudeanwendungen werden optimale Schalttemperaturen und die Auswirkung auf den Heizenergieverbrauch bestimmt. Für Kollektoren wird die Absenkung der Stillstandstemperatur berechnet. Die vorgestellten thermotropen Materialien sind durch Schalthübe und Schalttemperaturen gekennzeichnet, die ihre Anwendung als Überhitzungsschutz in solaren Energiesystemen erlaubt. Dies wurde durch Simulationsrechnungen bestätigt.