Sonnenkollektoren helfen, Gebäude zu beschatten und zu isolieren, zeigt eine Studie

Jan Kleissl und sein Team von der University of California – San Diego Jacobs School of Engineering haben ihrer Meinung nach die ersten von Experten begutachteten Messungen, die zeigen, dass Photovoltaik-Module auf Ihrem Dach helfen können, Ihr Haus zu isolieren.


Mithilfe von Wärmebildkameras stellten sie fest, dass die Decke eines Gebäudes unter Sonnenkollektoren tagsüber fünf Grad Fahrenheit kühler war als unter einem freiliegenden Dach. Nachts trugen die Paneele dazu bei, die Wärme zu speichern und im Winter die Heizkosten zu senken. IhrPapierwurde zur Veröffentlichung in der Zeitschrift angenommenSolarenergie.

Links: Google Earth-Bild des Powell Structural Systems Lab mit geneigten Paneelen im Norden und bündigen Paneelen im Süden. Rechts: Infrarot-Wärmebild. Der Fußabdruck der geneigten Paneele ist als kühler Bereich (blau) sichtbar. Bildquelle: UCSD


Kleissl und sein Team stellten fest, dass die beim Kühlen des Gebäudes eingesparte Summe fünf Prozent Rabatt auf den Preis der Sonnenkollektoren über die Lebensdauer der Kollektoren entsprach.

Die Daten für die Studie wurden im April 2011 an drei Tagen auf dem Dach des Powell Structural Systems Laboratory an der Jacobs School of Engineering mit einer Wärmebild-Infrarotkamera gesammelt. Das Gebäude ist mit geneigten Sonnenkollektoren und dachbündigen Sonnenkollektoren ausgestattet. Einige Teile des Daches sind nicht mit Paneelen bedeckt.

Sonnenkollektoren dienen als Dachbeschattung. Bildnachweis: Leben abseits vom Stromnetz

Laut Teammitglied Anthony Dominguez fungieren die Paneele im Wesentlichen als Dachjalousien. Anstatt die Sonne auf das Dach brennen zu lassen, wodurch die Wärme durch das Dach und in die Decke des Gebäudes gedrückt wird, nehmen Photovoltaik-Paneele die Sonnenstrahlen auf. Ein Großteil der Wärme wird durch Wind, der zwischen den Paneelen und dem Dach weht, abgeführt. Die Vorteile sind größer, wenn zwischen dem Gebäude und dem Solarmodul ein offener Spalt vorhanden ist, in dem Luft zirkulieren kann, sodass geneigte Module für mehr Kühlung sorgen. Je effizienter die Solarmodule sind, desto größer ist auch der Kühleffekt, sagte Kleissl. Bei dem von den Forschern analysierten Gebäude reduzierten die Paneele die Wärmemenge, die das Dach erreichte, um etwa 38 Prozent.




In ihrer Studie fanden die Forscher heraus, dass geneigte Solarmodule einen stärkeren Kühleffekt erzeugen als dachbündige Module, da sie dem Wind ermöglichen, Wärme von unterhalb der Module abzuführen. Bildquelle: UCSD

Obwohl die Messungen über einen begrenzten Zeitraum erfolgten, ist Kleissl zuversichtlich, dass sein Team ein Modell entwickelt hat, mit dem sie ihre Ergebnisse extrapolieren können, um Kühleffekte über das Jahr hinweg vorherzusagen. Im Winter würden die Paneele beispielsweise verhindern, dass die Sonne das Gebäude aufheizt. Aber nachts hielten sie auch die Hitze, die sich im Inneren angesammelt hatte. Für eine Gegend wie San Diego heben sich die beiden Effekte im Wesentlichen auf, sagte Kleissl.

Die Idee zu der Studie entstand, als Kleissl, Dominguez und eine Gruppe von Studenten sich auf eine bevorstehende Konferenz vorbereiteten. Sie beschlossen, dass die Studenten mit einer Wärmebildkamera Fotos von Powells Dach machen sollten. Die Daten bestätigten den Verdacht des Teams, dass die Sonnenkollektoren tatsächlich auch das Dach und die Decke des Gebäudes kühlen.

Kleißl sagte:


Es gibt effizientere Möglichkeiten, Gebäude passiv zu kühlen, wie beispielsweise reflektierende Dachmembranen. Wenn Sie jedoch die Installation einer Photovoltaikanlage in Betracht ziehen, können Sie je nach den thermischen Eigenschaften Ihres Daches mit einer erheblichen Reduzierung des Energieverbrauchs für die Kühlung Ihres Hauses oder Geschäfts rechnen.

Fazit: Der Forscher Jan Kleissl und sein Team an der UC San Diego Jacobs School of Engineering zeigten mit thermischen Infrarotbildern, wie geneigte Photovoltaik-Module im Sommer als riesige Schatten wirken, ein Gebäude kühler halten und im Winter als Isolatoren dienen. Wärme in einem Gebäude speichern. Ihre Studie wurde am 6. Juli 2011 von der Zeitschrift . online veröffentlichtSolarenergie.

Lesen Sie mehr an der UC San Diego Jacobs School of Engineering

Ray Kurzweil glaubt, dass wir uns einem Wendepunkt der Solarenergie nähern