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Multifunktionale Systemlösung. Gebäudebegrünung und Photovoltaik
Penaranda Moren, Maria Soledad
Wien (Österreich)
Selbstverlag
2018, VI,92 S., Abb., Tab., Lit.
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[Quelle: http://repositum.tuwien.ac.at]
Die Suche nach ökologischen und nachhaltigen, multifunktionalen Lösungen, die helfen können die Klimaziele der Europäische Union für 2020 und 2030 zu erreichen, sowie gleichzeitig die Energieeffizienz der Gebäude zu steigern und erneuerbare Energien in diese zu integrieren, sind die Motivation dieser Arbeit. Gebäudebegrünung und Photovoltaik sind bekannte Maßnahmen, die aufgrund ihrer ökologischen und umweltfreundlichen Eigenschaften als Klimaschutzanpassungsstrategien in mehreren Städten Europas bereits eingesetzt werden. Sowohl die Gebäudebegrünung als auch Photovoltaik werden für eine maximale Ausnutzung im Sommer optimiert und erfordern ebenso beide die maximale Nutzung der Solarstrahlung. Aus diesem Grund stehen diese Systeme normalerweise bei geeigneten Gebäudeflächen in Konkurrenz zueinander. Ziel der Arbeit war die Entwicklung eines neuen, multifunktionalen Fassadensystems, welches die Wechselwirkungen von Gebäudebegrünung und Photovoltaik erforscht. Darüber hinaus wird die Ausnutzung ihrer bauphysikalischen Synergien betrachtet, um gleichzeitig Energie zu gewinnen, Heiz- und Kühlenergie zu sparen, Staub zu binden, die Luftqualität zu erhöhen und Lärm zu mindern. Dieses multifunktionale System soll eine nachhaltige Lösung für die Städte der Zukunft darstellen. Den Kern dieser kumulativen Arbeit bilden drei wissenschaftliche SCI-Publikationen. Die ersten zwei Publikationen präsentieren die Entwicklung der neuen "multifunktionalen Systemlösung: Gebäudebegrünung und Photovoltaik" (MFS) und die durchgeführte Analyse der Wechselwirkungen ihrer Komponenten. Anknüpfend an diese Erkenntnisse präsentiert die dritte Publikation die Untersuchungen an der Dachvariante dieser Kombination: PV+Gründach. In der ersten Publikation der Dissertation, "Green buffer space influences on the temperature of photovoltaic modules. Multifunctional system: Building greening and photovoltaics", wurde die Analyse der Wechselwirkungen zwischen der MFS auf den Photovoltaikmodulen präsentiert. Hier wurde der Einfluss der Begrünung (Grünpufferraum-Schicht des Systems) auf die Betriebstemperaturen der Photovoltaikmodule (PV-Schicht) ermittelt sowie mögliche Wirkungen auf die Erträge analysiert. Zur Validierung der Ergebnisse wurden diese mit einer Systemvariante ohne Begrünung, aber mit einem gleichen Pufferraum (Luftschicht) verglichen. Es wurde festgestellt, dass durch die Synergien der Schichten des Systems die Betriebstemperaturen das ganze Jahr über zwischen 2 Grad Celsius und 4 Grad Celsius reduziert werden konnten. Die zweite Publikation, "Hotter and colder - How Do Photovoltaics and Greening Impact Exterior Facade Temperatures: The synergies of a Multifunctional System", präsentiert die Forschungsergebnisse der Einflüsse der Synergien der MFS auf die Oberflächentemperatur der Fassadenkonstruktion (Fassaden-Schicht). Diese Ergebnisse bestätigen die ganzjährige thermische Funktion der MFS, die sich an die zeitlichen thermischen Anforderungen anpasst und somit sowohl Sommer- als auch Winterschutz bietet. Der extreme Anstieg der Fassadenoberflächentemperaturen an heißen Tagen wurde nahezu aufgehoben. Für die monatlichen Höchsttemperaturen der Fassadenoberfläche, ist ein Unterschied von 20 Grad Celsius im Sommerdurchschnitt und von bis zu 30 Grad Celsius bei Temperaturspitzen, verglichen mit der Wand ohne MFS erkennbar. Während der kalten Tage bremst die MFS die Abkühlung der Wand und die minimalen Oberflächentemperaturen liegen zwischen 1,3 Grad Celsius und 3 Grad Celsius im Monatsdurchschnitt über den Oberflächentemperaturen der Wand ohne MFS. Auch die weitere nächtliche Abkühlung einer kahlen Wand wird gestoppt. Abschließend in der dritten und letzten Publikation der Arbeit, "Untersuchungen zum ganzjährigen Wärmeschutz an Varianten eines kombinierten Dachaufbaus mit Photovoltaik und Begrünung", wurde die Kombination Photovoltaik und Begrünung auf der Dachkonstruktion erforscht: PV+Gründach.
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