Firmen wie Ford, General Motors, Federal Express oder Uniroyal nutzen bereits die kostenlose Sonnenenergie für die Beheizung ihrer Industriehallen. Das Prinzip ist einfach: Luft erwärmt sich durch solare Einstrahlung auf einer dunklen Metallfassade. Diese Solarwärme wird über eine spezielle Perforation der metallischen Fassadenbekleidung großflächig abgesaugt und ist so direkt für die Hallenheizung nutzbar. In dem Luftspalt der hinterlüfteten Fassade wird die solar erwärmte Frischluft gesammelt und von Ventilatoren in die Halle eingeblasen (Skizze 1). Dabei wird die den Anforderungen der Produktion entsprechende Luftmenge bereitgestellt. So kann beispielsweise das auf eine Absauganlage abgestimmte Luftvolumen solar erwärmt zugeführt werden, womit die Heizkosten deutlich gesenkt werden. Aber auch ein Ausgleich der Lüftungswärmeverluste durch solar erwärmte Zuluft senkt bei Gewerbehallen die Heizkosten. Die Temperatur der über einen Solarwall Solar-Luft-Kollektor eingeblasenen Luft liegt je nach Einstrahlung und Luftvolumen 5°C-30°C über der Außentemperatur (Skizze 2). Die Anlage kann über eine einfache Temperatur-Differenz-Steuerung geregelt werden.
Der Ganzmetall Solar-Luft-Kollektor wird anstelle der ohnehin benötigten Außenhaut installiert und hat keine Verglasung. Der Wandaufbau entspricht üblichen Metallfassaden-Konstruktionen mit Kassette, Wärmedämmung und Profiltafel (Skizze 3). Die Kollektor-Fassade ist baugleich mit einer bauamtlich zugelassenen Trapez-Profiltafel 40/167 und verfügt aufgrund der Beschichtung über eine hohe Absorption. Die Kosten eines solchen Systems sind niedrig, die einfache Pay-Back-Zeit liegt in der Regel bei vier bis sechs Jahren. Bei Amortisationsrechnungen liegt der solare Wärmepreis unter dem von Öl oder Gas.
Die größte Anzahl dieser Solar-Luft-Kollektorfassaden wurden in Kanada und den USA gebaut. Hier entstand das nötige Know-how zur Auslegung solcher Fassaden.
Die ersten Bauvorhaben in Europa entstanden vor rund 15 Jahren, so dass es inzwischen Langzeiterfahrungen von Referenzbauten in mehreren EG-Ländern gibt. Die Anlagen verfügen in der Regel über 150 m² bis 300 m² Kollektorfläche und liefern 2500 m³/h bis 5000 m³/h an solar erwärmter Frischluft. Die Luft wird über Ventilatoren angesaugt und in die Halle eingeblasen.
Beispielhaftes Betriebsgebäude
Das Betriebsgebäude der Stadtwerke in Rottenburg (SWR) ist ein gutes Beispiel für eine typische Anwendung dieser Technik. Hier werden Schneepflüge und Rasenmäher gelagert, Düngemittel und Gartenerde bevorratet. Über die Absorberfassade am Treppenhaus wird die erwärmte Luft angesaugt und in das Erdgeschoss und den Keller eingeblasen. Besonders im Keller ist die Wirkung deutlich zu spüren: neben der angenehmen Temperierung der Räume ist die Luft sauber und trocken.
Die Steuerung der Solaranlage erfolgt temperaturabhängig über eine einfache Thermostatschaltung. Die Kollektorwand hat insbesondere während der Heizperiode, wenn die Sonne im Winterhalbjahr tief steht, einen optimalen Einstrahlwinkel zur Sonne. Der durchschnittliche Kollektorwirkungsgrad liegt zwischen 40 und 60 %. Die Wärme kann ohne Wandlungsverluste direkt zum Heizen und Lüften genutzt werden.
Die solare Vorerwärmung der Frischluft, eine Rückgewinnung von Wärmeverlusten aus der Wand sowie eine Reduzierung der Lüftungswärmeverluste sind die drei typischen Wirkungsweisen des Solarwall Solar-Luft-Kollektors.
