Investigations into the production of energy with a solar roof air heater

Bereits in den 80er Jahren wurde von Grimm (1984) und Lücke (1984) nachgewiesen, dass mit handelsüblichen Metallprofilen eingedeckte Dachflächen in Verbindung mit einer Wärmepumpe zur Brauchwassererwärmung geeignet sind. Die aktuellen Entwicklungen auf dem Energiemarkt gaben Anlass, dieses kostengünstige Konzept der Stauwärmenutzung erneut aufzugreifen und einem Praxistest zu unterziehen. Zur Praxiserprobung wurde der Neubau der Jugendherberge des Deutschen Jugendherbergswerkes in Dahme (Ostsee) mit einem Prototyp des Solardaches mit Metalleindeckung ausgestattet. Das Solardach entspricht systematisch einem Solar-Luft-Kollektor ohne Abdeckung (Absorber), der in der Jugendherberge in Verbindung mit einer Wärmepumpe zur Brauchwasservorerwärmung und Heizungsunterstützung eingesetzt wird. Ziel der vorliegenden Untersuchung war es, das Betriebsverhalten der bestehenden Pilotanlage zu bestimmen. Da die jetzt bestehende Pilotanlage in mehreren Entwicklungsstufen entstanden ist und der gegenwärtige Zustand der Anlage noch keine belastbare Auswertung der Stauwärmenutzungsanlage zulässt, wurden zunächst Untersuchungen an dem Solardach-Luft-Kollektor durchgeführt und im Anschluss diese Ergebnisse in Form von Simulationsrechnungen auf das dahinter stehende Nutzungssystem bezogen. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass es mit handelsüblichen Metallprofilen möglich ist, Energie zu gewinnen. Für die praktische Umsetzung des Stauwärmenutzungskonzeptes besteht jedoch noch weiterer Forschungsbedarf. In weiterführenden Untersuchungen ist zu klären, wie der Solardach-Luft-Kollektor technisch und ökonomisch sinnvoll auf einen möglichst effizienten Wärmepumpenbetrieb abzustimmen ist.It was already shown by Grimm (1984) and Lücke (1984) in the 1980s that roofs covered by commercially available metal profiles used in connection with a heat pump were suitable for the heating of hot water supplies. The present developments of the energy market were the inducement to reconsider the use of cheap heat accumulation and to test it in practice. The demonstration object was the newly built youth hostel of the Deutsche Jugendherbergswerk [German Youth Hostel Association] in Dahme (Baltic Coast, Germany), which was constructed with a prototype solar roof with metal cladding. The hostel s solar roof consists of a solar air heater without a cover (absorber). The solar roof is used in combination with a heat pump to preheat the hostel s domestic hot water supply and to support its heating system. The aim of the present investigation was to examine the performance of the existing pilot plant. As the present pilot plant was developed in a number of stages and as the current condition of the plant does not allow a reliable evaluation of the utilisation of the heat accumulation plant, the collector was investigated on its own and the resulting information was then used in simulation calculations on the underlying applications. The investigation showed that it is possible to win energy using commercial metal cladding. Additional research is needed, however, on the practical implementation of the concept of using heat accumulation. It will also be necessary to determine in further investigations as to how a solar roof air heater can be technically and economically attuned to a highly efficient heat pump system