Solare Technologien für Gebäude

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Joseph Bretz
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1 Ursula Eicker Solare Technologien für Gebäude Mit 186 Abbildungen und 28 Tabellen Teubner B.G.Teubner Stuttgart Leipzig Wiesbaden

2 1 Energieverbrauch von Gebäuden und solares Deckungspotential Gesamtenergieverbrauch von Gebäuden Wohngebäude Büro-und Verwaltungsbauten Klimatisierung Bedarfsdeckung durch aktive und passive Solarenergienutzung Aktive Solarnutzung für Strom, Wärme-und Kälteerzeugung Energiebedarfsdeckung durch passive Solarenergienutzung 24 2 Solarstrahlung Extraterristrische Solarstrahlung Strahlungsleistung und Spektralverteilung der Solarstrahlung Geometrie Sonne-Erde Äquatorkoordinaten Horizontkoordinaten Sonnenstandsdiagramme Strahlendurchgang durch die Atmosphäre Statistische Erzeugung von stündlichen Einstrahlungsdatensätzen Tagesmittelwerte aus Monatsmittelwerten Stundenmittelwerte aus Tagesmittelwerten Globalstrahlung und Strahlung auf geneigte Flächen Direkt-und Diffusstrahlung Umrechnung der Globalstrahlung auf beliebig geneigte Flächen Isotrope Diffusstrahlungsmodell Diffusstrahlungsmodell nach Perez Meßtechnische Erfassung der Solarstrahlung Verschattung 52 3 Solare Wärmeerzeugung Solartechnische Wasserkollektoren Thermische Kollektortypen Systemtechnik Brauchwassererwärmung Solarkreis und Hydraulik Wärmespeicherung Rohrleitungs-und Zirkulationsverluste ' Systemtechnik Heizungsunterstützung 75

3 3.1.4 Große Solaranlagen zur Brauchwassererwärmung mit Kurzzeitspeicher Auslegung großer Solaranlagen Solare Nahwärme Kosten und Wirtschaftlichkeit Betriebserfahrungen und relevante Normen Wirkungsgradberechnung von thermischen Kollektoren Temperaturverteilung des Absorbers und Wirkungsgradfaktor F' Kollektorwirkungsgradfaktor F' Wärmeabfuhrfaktor F R Wärmeverluste thermischer Kollektoren Optische Eigenschaften transparenter Abdeckungen und Absorbermaterialien Speichermodellierung Solare Luftkollektoren Systemtechnik Berechnung der thermischen Nutzung von solaren Luftkollektoren Temperaturabhängige Stoffeigenschaften von Luft Energiebilanz und Kollektorwirkungsgradfaktor Konvektiver Wärmeübergang in Luftkollektoren Thermischer Wirkungsgrad von Luftkollektoren Auslegung des Luftkreislaufes Kollektordruckverluste Luftkanalsystem Solares Kühlen Sorptiongesteuerte Klimatisierung Einführung in die Technologie Kopplung mit thermischen Solarkollektoren Kosten Physikalische und technologische Grundlagen Technologie Sorptionsräder Luftzustandsberechnungen Entfeuchtungspotential von Sorptionsmaterialien Berechnung der Sorptionsisothermen und Isosteren von Silikagel Beispielrechnung der Entfeuchtungsleistung eines Sorptionsrotors Technologische Wärmerückgewinnung Rekuperatoren Regenerativ-Wärmeübertrager Technologie Befeuchter Auslegungsgrenzen und klimatische Randbedingungen Anforderungen an Raumtemperaturen und-feuchten Regenerationstemperatur und-feuchte Berechnung des Zuluftzustands Grenzen und Einsatzmöglichkeiten der offenen Sorption Energiebilanz sorptionsgestützter Klimatisierung Nutzbare Kälteleistung offener Sorption Leistungszahlen und Primärenergieverbrauch 175

4 Geschlossene Absorptionskälte Technologie und Einsatzbereiche Kosten Funktionsprinzip Energiebilanzen und Druckverhältnisse Verdampfer Kondensator Adsorptionsprozeß Aufheizphase Desorpfionsprozeß Abkühlphase Leistungszahlen Absorptionskälte Der Absorptionsprozeß und seine Komponenten Zweistufiger Absorptionskälteprozeß Verdampfer und Kondensator Absorber Generator Physikalische Grundlagen des Absorptionsprozesses Dampfdruckkurven von Arbeitsstoffpaaren und Druckniveaus der Kältemasch. Kältemitteldampfkonzentration Energiebilanzen und Leistungszahlen einer Absorptionskältemaschine Ideale Leistungszahlen Reale Leistungszahlen und Enthalpiebilanzen Absortiontechnik und Solaranlagen Netzgekoppelte Photovoltaiksysteme Aufbau netzgekoppelter Anlagen 5.2 Solarzellentechnologien 5.3 Modultechnologie 5.4 Gebäudeintegration und Kosten 5.5 Energieproduktion und Performance Ratio von PV-Systemen Energierückzahlzeiten 5.6 Physikalische Grundlagen der Solarstromerzeugung 5.7 Strom-Spannungs-Kennlinien Kennwerte uns Wirkungsgrad Kurvenanpassungen an die Strom-Spannungs-Kennlinie Parameteranpassung aus Moduldatenblättern Einfaches explizites Modell für Anlagenauslegung Kennlinienaddition und Generatorverschaltung 5.8 PV-Leistung bei Verschattung Bypassdioden und Rückwärtskennlinien von Solarzellen 5.9 Einfaches Temperaturmodell für PV-Module 5.10 Systemtechnik DC-Verschaltung T^eitunesdimensionierune

5 Systemspannung und elektrische Sicherheit Strangdioden und Kurzschlußsicherung Wechselrichter Funktionsprinzip Elektrische Sicherheit und Netzüberwachung Wechselrichterwirkungsgrade Leistungsdimensionierung von Wechselrichtern Thermische Analyse gebäudeintegrierter Solarkomponenten Empirisches thermisches Modell gebäudeintegrierter Photovoltaik Energiebilanz und stationäres thermisches Modell von Doppelfassaden Wärmeübergangskoeffizienten Innenraum und Fassadenluftspalt Bauteilkennwerte gebäudeintegrierter Solarkomponenten Warmluftnutzung von Photovoltaikfassaden Passive Solarenergienutzung Passive Solarnutzung durch Verglasungen Gesamtenergiedurchlaßgrad von Verglasungen Wärmedurchgangskoeffizienten von Fenstern Neue Verglasungssysteme Transparente Wärmedämmung (TWD) Funktionsprinzip Verwendete Materialien und Konstruktionen Wärmespeicherung von Innenbauteilen Bauteiltemperaturen bei Temperatursprüngen Periodisch veränderliche Temperaturen Einfluß solarer Einstrahlung Lichttechnik und Tageslichtnutzung Solarstrahlung und Lichtstrom Photometrisches Strahlungsäquivalent Tageslichtquotienten in seitenbelichteten Räumen Beleuchtungsstärken und Leuchtdichten Leuchtdichte und Helligkeitsempfindung des Auges Lichtstärkeverteilung von Leuchten Leuchtdichtekontraste und Blendung Leuchtdichteverteilung im Außenbereich Fensteranordnung und Tageslicht im Innenraum Berechnung der Tageslichtverteilung nach DIN Literatur 332 Sachverzeichnis 335

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