So lösen Sie die Installationsraum-, Strukturtragfähigkeits- und Geräuschemissionsprobleme von Solarkollektoren und Wärmepumpen-Außengeräten in dicht besiedelten städtischen Gebäuden

Solar-Luft-Warmwasserbereiter (SAWHs) spielen eine entscheidende Rolle bei der Förderung der Energiewende in städtischen Gebäuden. In dicht besiedelten städtischen Umgebungen stehen die Installation und der Betrieb ihrer Schlüsselkomponenten – Solarkollektoren und Wärmepumpen-Außeneinheiten – jedoch vor einer Reihe spezieller technischer Herausforderungen, vor allem im Hinblick auf Installationsraum, strukturelle Tragfähigkeit und Lärmemissionen.

Lösungen für Herausforderungen der räumlichen Integration

In städtischen Gebäuden ist der Platz auf dem Dach und an den Außenwänden oft sehr begrenzt und erfordert eine präzise Planung, um das Grundflächenverhältnis und die ästhetischen Anforderungen zu erfüllen.

1. Vertikaler und Fassadeneinsatz von Solarkollektoren

Herkömmliche Schrägeinbaukollektoren erfordern eine große projizierte Fläche. In städtischen Umgebungen nutzen professionelle Ingenieurprojekte in der Regel die gebäudeintegrierte Solarthermie (BIST)-Technologie.

Fassadenintegration: Flachkollektoren werden in die Gebäudefassade integriert und ersetzen herkömmliche Vorhangfassadenmaterialien. Dadurch wird nicht nur Platz auf dem Dach gespart, sondern auch die vertikale Fassade für Ästhetik und Sonnenschutz genutzt. Während die Fassadeninstallation einen Teil der durch den optimalen Neigungswinkel erzielten Wärmesammeleffizienz einbüßt, sind ihre räumliche Effizienz und ihr architektonischer Wert bei städtischen Projekten noch wichtiger.

Integration von Balkonen und Geländern: Kleine modulare Kollektoren werden in Balkongeländer von Wohngebäuden oder unter Sonnenschirmen integriert. Diese verteilte Installationsstrategie verwandelt bisher ungenutzten Raum in energieerzeugenden Raum und eignet sich besonders für Wohnhochhäuser.

Geteilt und modular: Bei einem Split-System-Design werden die Kollektormodule auf mehrere verfügbare kleine Räume verteilt (z. B. Geräteplattformen und Lüftungsschächte) und über spezielle Rohrleitungen mit einem zentralen Wärmespeichertank verbunden, was die Raumflexibilität erhöht.

2. Kompakte und verdeckte Wärmepumpen-Außengeräte

Außenwärmepumpeneinheiten erfordern ausreichend Platz für Belüftung und Wärmeableitung und erfüllen gleichzeitig die Anforderungen der Stadtlandschaft.

Ultraschlankes und modulares Design: Wählen Sie ultraschlanke luftgekühlte Wärmepumpeneinheiten oder verwenden Sie modulare Multi-Split-Wärmepumpen, die parallel angeordnet sind, um schmalen Geräteplattformen gerecht zu werden.

Zentralisierte Geräteplattform: Planen Sie in der ersten Gebäudeentwurfsphase eine spezielle Etage für mechanische Geräte oder einen zentralen Gerätebereich auf dem Dach. Installieren Sie die Geräte verdeckt mit schalldichten Gehäusen und Lüftungsschlitzen, um eine ausreichende Luftzirkulation um die Wärmepumpe herum zu gewährleisten.

Bauliche Trag- und Sicherheitsmaßnahmen

Das Gewicht von Solarkollektoren, Wärmespeichern (insbesondere wenn sie voll sind) und Wärmepumpeneinheiten stellt bestehende Gebäude oder Hochhäuser vor strukturelle Herausforderungen.

Strategie zur verteilten Lastaufnahme: Vermeiden Sie die Konzentration aller Geräte in einem einzigen Lastaufnahmebereich. Verteilen Sie das Gewicht der Kollektoren auf die Primärträger oder Scherwände des Daches und nicht auf die Sekundärträger oder die Mitte der Bodenplatte.

Leichte Kollektortechnologie: Bevorzugen Sie leichte Heatpipe-Vakuumröhrenkollektoren oder leichte Flachkollektoren, um zusätzliche Belastungen für die Dachkonstruktion zu reduzieren.

Einsatz von Wärmespeichertanks auf der unteren oder unteren Ebene: Wärmespeichertanks, insbesondere große zentralisierte Tanks, sind im gefüllten Zustand extrem schwer. Professionelle Entwürfe erfordern typischerweise die Platzierung von Wärmespeichertanks in Bereichen mit hoher struktureller Tragfähigkeit, wie zum Beispiel im Keller des Gebäudes, auf der Geräteebene oder auf dem Podiumsdach. Effiziente Umwälzpumpen transportieren die Wärme zu den Kollektoren und verteilen sie auf verschiedene Wasserstellen, wodurch eine übermäßige Belastung von Hochhausdächern vermieden wird.

Berechnung der Windlast: Auf Hochhausdächern übersteigen die Windlasten häufig das Gewicht der Ausrüstung. Es sind strenge Winddruckberechnungen und strukturelle Verankerungskonstruktionen erforderlich, bei denen eine Kombination aus eingebetteten Ankerbolzen und Gegengewichten zum Einsatz kommt, um die strukturelle Sicherheit des Systems bei extremen Wetterbedingungen zu gewährleisten.

Professionelle Lärmemissionskontrolle und -minderung

Die mechanischen Geräusche und Luftströmungsgeräusche, die von Wärmepumpen-Außengeräten während des Betriebs erzeugt werden, sind eine Quelle von Beschwerden in städtischen Umgebungen und müssen durch akustisches Design streng kontrolliert werden, um die städtischen Umgebungslärmnormen einzuhalten.

Auswahl einer geräuscharmen Einheit: Die Auswahl einer extrem geräuscharmen Wärmepumpeneinheit mit einem Inverter-Kompressor und einem Ventilator mit großem Durchmesser und niedriger Drehzahl ist der Schlüssel zur Reduzierung der Schallquellenintensität an der Quelle.

Vibrationsdämpfungs- und Isolationstechnologie: Hocheffiziente Vibrationsdämpfungspads oder Federisolatoren sind unter der Gerätebasis installiert, um Körperschall effektiv daran zu hindern, die Gebäudestruktur zu erreichen.

Schallabsorption und Isolierung: Rund um die Geräteplattform werden akustische Barrieren oder Gehäuse installiert. Das Material und die Höhe der Barriere müssen auf der Grundlage akustischer Berechnungen sorgfältig abgewogen werden, um sicherzustellen, dass Schallübertragungswege wirksam blockiert werden, insbesondere in Richtung sensibler Bereiche (z. B. Schlafzimmerfenster).

Nachtruhemodus: Ein intelligentes Steuerungssystem schaltet während der Nachtstunden automatisch in den Ruhemodus und reduziert die Kompressor- und Lüftergeschwindigkeit entsprechend, um strengere nächtliche Geräuschgrenzwerte einzuhalten.