Wilhelm Hachtel vertritt auf europäischer Ebene den Bundesverband Rollladen und Sonnenschutz e. V. (BVRS), die Industrievereinigung Rollladen-Sonnenschutz-Automation (IVRSA), den Verband innenliegenden Sicht- und Sonnenschutz e. V. (ViS) sowie den Zentralverband Raum und Ausstattung (ZVR). (Foto: © IVRSA)
Juli 2019
Intelligente Sonnenschutzsysteme bringen eine Vielzahl an Vorteilen mit sich: So erhöhen sie insbesondere die Lebensqualität der Bewohner.
Die optimale Nutzung des natürlichen Tageslichts beeinflusst positiv das Wohlbefinden und die Leistungsfähigkeit. Als Blend- und Sichtschutz schützen sie vor grellem Licht und unerbetenen Blicken. Einer der wichtigsten Vorzüge eines intelligenten Tageslichtmanagements mit Sonnenschutzsystemen ist jedoch, dass eine maßgebliche Steigerung der Energieeffizienz von Gebäuden möglich ist.
Die Sonne sendet ein breites Spektrum energiereicher elektromagnetischer Strahlen, von denen nur ein kleiner Teil das mit dem menschlichen Auge wahrnehmbare Licht ist. Ein erheblicher Teil dieses Lichtes kann die Atmosphäre durchdringen, der Rest wird in der Atmosphäre absorbiert, führt aber dort direkt zu einer gewissen Erwärmung.
Die Atmosphäre besteht aus unterschiedlichen Molekülen. 99 Prozent stellen Stickstoff und Sauerstoff, Moleküle, die aus zwei Atomen bestehen. Wasserdampf, Kohlendioxyd und Methangas bestehen aus drei oder fünf Molekülen. Eben diesen wird ein erheblicher Beitrag zum sogenannten Treibhauseffekt zugeschrieben, wobei eine schlüssige ursächliche Erklärung nicht vorliegt.
So wirkt Sonnenschutz (als pdf-Datei herunterladen) Grundlegend für das Verständnis der Gleichgewichtstemperatur ist, dass die solare Einstrahlung auf die Querschnittsfläche der Erde von 127 Mio. KM² mit 1367W/m² der Erdoberfläche mit 509 Mio. KM² mit einer Strahlungsleistung von 341,75 W/m² entspricht. Durch das veränderte Verhalten der Atmosphäre bei Einstrahlung und Abstrahlung kommt es nun zu einer Erwärmung an der Erdoberfläche.
Die Abstrahlungsleistung von 341W/m² erzeugt die Erde bei -18°C in einer Höhe von 5500m über NN. Die Durchschnittstemperatur der Erdoberfläche liegt bei 18°C. Mit je 100 m Höhe kühlt die Luft um 6,5°C ab. Die komplexen Zusammenhänge kann man sich am besten vorstellen, wenn man gedanklich eine Treibhausbarriere einzieht, die selbst Strahlen absorbiert, sich dabei erwärmt und dann nach oben und unten Infrarotstrahlung abgibt.
Der Einstrahlungseffekt basiert darauf, dass ein Teil des Sonnenlichts die Barriere durchdringt und auf die Erdoberfläche gelangt. Ein Teil dieses Lichts wird als sichtbares Licht reflektiert und wieder durch die Barriere zurückgeschickt, ein anderer Teil wird von der Materie absorbiert, wodurch Wärme entsteht, die dann sowohl die Umwelt direkt erwärmt, als auch die Intensität der Infrarotstrahlung erhöht. Genau in dieser Umwandlung des sichtbaren Lichts in Infrarotstrahlung entsteht der Treibhauseffekt, denn diese Strahlung kann nicht mehr durch die Treibhausbarriere zurück ins All und führt damit zur Erwärmung der Atmosphäre.
Sichtbares Licht durchdringt eine Sperrschicht, wird in Infrarotstrahlung umgewandelt und kann nicht mehr durch die Sperrschicht. Diese erwärmt sich und strahlt dann in beide Richtungen. Auch wenn die physikalischen Effekte nicht genau erklärt werden können, lässt sich eindeutig ein Zusammenhang zwischen der CO2-Konzentration der Atmosphäre und der Temperatur herstellen.
47 Prozent des Primärenergiebedarfs in Deutschland wird in den Gebäuden benötigt, 33 Prozent für den Verkehr, 20 Prozent in der Industrie. In den Gebäuden wird der größte Teil der Energie für die Heizung und für die Gewinnung von Warmwasser verbraucht. Durch vielfältige Maßnahmen konnte der Heizbedarf in den letzten 15 Jahren um 30 Prozent reduziert werden.
Der Energiebedarf von Deutschland liegt bei 3600TWh/a. Vorausgesetzt, es gäbe ausreichend Speicherkapazitäten, würden dafür fast 500 000 große Windräder benötigt, alternativ fast 7000 km² PV-Anlagen. Es zeigt sich, dass diese Systeme nur stützend, aber nicht problemlösend eingesetzt werden können. Eine zukunftsweisende Technologie sind bereits großflächig installierte Spiegelsysteme, die in einem Kreislaufsystem Öl erhitzen, welches wiederum einen Salzspeicher erhitzt, mit dem dann 24 Stunden am Tag Dampf für die Stromerzeugung abgegeben werden kann.
Über den aktuellen Energiebedarf, die Strahlungsleistung der Sonne und den Wirkungsgrad der CSP-Systeme kann der Netto-Flächenbedarf errechnet werden, den Deutschland für eine CO2-neutrale Energieversorgung benötigt.
Das Ergebnis: Unter optimalen Bedingungen reicht eine Fläche von 42*42 Kilometern. Energiegewinnung verursacht Kosten, die durch mehrere Faktoren beeinflusst werden: der Wirkungszeit, dem Wirkungsgrad, der Minderung durch den Einstrahlwinkel der Sonne, der Wirkungswahrscheinlichkeit, der Speicherfähigkeit sowie durch den Investitionsaufwand. In der groben Kostenschätzung für die verschiedenen Systeme zeigt sich, dass die Nutzung der Sonnenenergie an Glasfassaden im Bestand eine sehr hohe ökonomische Effektivität aufweist.
Nachhaltigkeit kann nur durch die direkte oder indirekte Nutzung solarer Energie sowie durch Energieeinsparung geschaffen werden. Je näher die Energiegewinnung am Ort der Nutzung entsteht, umso günstiger ist die Wirkung. Hieraus ergibt sich, dass Sonnenschutzsysteme ein probates Mittel darstellen, um einen wirksamen Beitrag zur Energieeffizienz zu leisten.
Mit Hilfe von intelligenten Sonnenschutzsystemen kann Sonnenenergie in der Heizperiode genutzt werden, während der es in Deutschland durchschnittlich immerhin 700 Sonnenstunden gibt. Die im Herbst, Winter und Frühjahr flach stehende Sonne kann an Ost- Süd- und Westfenstern mit einer Leistung von bis zu 400 W/m² Fensterfläche zur Heizung der Räume genutzt werden. Somit fungieren bestehende Fensterflächen als Solarkollektoren. In Arbeitsräumen kann mit innenliegendem Blendschutz zudem die Lichtintensität gesteuert werden, ohne dass hierbei die Energieeinträge verloren gehen.
In den Nächten während der Heizperiode werden durch die Luftschichten zwischen Rollladen und Fenster sowie zwischen Fenster und Blendschutz stehende Luftpolster erzeugt, die den Wärmeverlust bis zu 80 Prozent reduzieren. Das bedeutet, dass Fenster durch Sonnenschutz an einem Wintertag mehr Energie sammeln, als sie in der Winternacht verlieren. Es kann also bedenkenlos mit großen Fensterflächen die Wohnqualität in den Räumen gesteigert und damit gleichzeitig der Energieverbrauch von Gebäuden gesenkt werden.
Mit Sonnenschutz wird zudem vermieden, dass im Sommer Gebäude durch die Sonneneinstrahlung überhitzt werden. Außenliegende Systeme kombiniert mit innenliegendem Blendschutz können die Energieeinstrahlung besonders wirkungsvoll reduzieren. Trifft die Sonne auf Rollladen, Raffstore oder Markise, wird ein Teil der Energie reflektiert und ein Teil von ihr absorbiert. Die absorbierte Energie führt zu einer Erwärmung des Sonnenschutzmaterials, das wiederum die umgebende Luft erwärmt.
Diese erwärmte Luft dehnt sich aus, strömt nach oben und nimmt damit einen großen Teil der Energie vom Gebäude weg. Dieser Effekt ist umso größer, je stärker die Sonne scheint. Ein zusätzlicher Energieaufwand für eine Lüftung oder für eine Klimaanlage entfällt auf diesem Wege gänzlich. Darüber hinaus bietet Sonnenschutz in Sommernächten einen Sichtschutz, ohne dabei die Belüftung der Gebäude zu beeinträchtigen.
Ein intelligentes Tageslichtmanagement mit Hilfe von Sonnenschutzsystemen kann einen maßgeblichen Beitrag dazu leisten, die Energiebilanz von Gebäuden zu verbessern. Während der Heizperiode lässt sich mit ihnen solare Energie einfangen, die Wärmeenergie wird in den Gebäuden gehalten.
Im Sommer vermeiden die Systeme tagsüber zuverlässig eine übermäßige Sonneneinstrahlung und bieten nachts Sichtschutz bei gleichzeitiger Belüftung. Für jegliche Anwendung stehen Systemvarianten bereit, die bestmögliche Ergebnisse erzielen.
Von Wilhelm Hachtel
So wirkt Sonnenschutz (als pdf-Datei herunterladen)
www.ivrsa.de
Zum Autor: Wilhelm Hachtel vertritt auf europäischer Ebene den Bundesverband Rollladen und Sonnenschutz e. V. (BVRS), die Industrievereinigung Rollladen-Sonnenschutz-Automation (IVRSA), den Verband innenliegenden Sicht- und Sonnenschutz e. V. (ViS) sowie den Zentralverband Raum und Ausstattung (ZVR). Ziel aller ist es dabei, den effektiven Energiesparnutzen der Gesamtlösungen transportieren: Die außen- und innenliegenden Lösungen müssen sich, kombiniert mit einer intelligenten Steuerung, miteinander ergänzen.
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