Projekt 14114/01

Integration von Fassadenkollektoren in Wärmedämmverbundsystemen

Projektdurchführung

Wagner & Co Solartechnik GmbH
Ringstr. 14
35091 Cölbe

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Durch die erhöhte Leistungsfähigkeit der Solarsysteme und die verbesserte Wärmedämmung bei sanierten und neu errichteten Gebäuden, wird die Integration von Kollektoren in die Gebäudehülle interessant. Sie dienen zur Warmwasserbereitung und Unterstützung der Raumheizung. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die bautechnische Anbindung des Kollektors an und in die Fassade zu entwickeln und zu untersuchen. Ferner die bauphysikalischen Einflüsse der verschiedenen Baumaterialien und Unterkonstruktionen zu bewerten und im Praxistest zu überprüfen. Weitergehend sollen auch Systeme für die einfache und schnelle Installation der Anschlußleitungen sowie Revisionsmöglichkeiten untersucht und getestet werden. Die Installierbarkeit ist von besonderer Bedeutung, da jetzt der Fassadenbauer oder Maler/Isolierer die Kollektoren und Leitungen auch anbieten könnte.
Ebenfalls Gegenstrand der Untersuchung ist die Leistungsfähigkeit der Anlage im Jahresgang sowie die Einflüsse auf das Gebäude während der aktiven Phase des Kollektorbetriebs sowie aber auch in Phasen des Anlagenstillstandes und der sich dann einstellenden Stillstandstemperaturen im Kollektorfeld. Zur Erfassung werden Temperaturmessungen an den Berührungsflächen im Kollektor- und Wandaufbau installiert. Die Datenaufnahme soll mindestens über ein Jahr erfolgen um die Einflüsse bei allen Witterungslagen zu erfassen.Parallel sollen Strategien und Konzepte für die Markteinführung entwickelt werden. Da jetzt die Kollektormontage auch durch den Maler oder Fassadenbauer erfolgen könnte, müssen andere Zielgruppen angesprochen werden.
Stärker wird auch der Architekt in die Planung der Solaranlage mit einbezogen sein, da die Kollektoren in der Fassade deutlich sichtbar sind und Möglichkeiten zur Gestaltung bieten.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenAls Pilotanlage wurde ein 23,4 m² großes Kollektorfeld in die mit einem Wärmedämmverbundsystem (WDVS) versehene Fassade eines neu erstellten Verwaltungs- und Lagergebäudes beim Kooperationspartner Fa. ISPO (Hersteller von Wärmedämmverbundsystemen, Putzen und Farben) integriert.
Systemtechnisch wurde die Anlage für die Unterstützung der Warmwasserbereitung und Raumheizung konzeptioniert.
Eine umfangreiche Messtechnik mit Temperatursensoren im Kollektor sowie im Wandaufbau, der Auf-nahme der Solareinstrahlung wie Windgeschwindigkeiten an der Fassade und eine umfassende Erfas-sung der Teilvolumenströme und Wärmemengen wurde vom ISFH, welches die wissenschaftliche Begleitung übernahm, installiert.
In der Messphase 08.98 - 06.99 wurden sämtliche möglichen Betriebszustände der Anlage erfasst und ausgewertet.
Negative Einflüsse zu großer Wärmeströme durch Wärmebrücken sowie Einflüsse einer Feuchteeinwirkung durch Feuchtediffusion in das Kollektorfeld wurden in einer anschließenden Untersuchung an einer Modellwand im Institut beim ISFH weiter vertieft.
Zu diesem Zweck wurden Veränderungen der Kollektorbefestigung, der Entlüftungsmöglichkeiten und Übergangsprofile durchgeführt. In die Fortentwicklung gingen die Interpretation der Messergebnisse aber auch die Praxiserfahrungen bei der Installation und dem Betrieb der Anlage ein.


Ergebnisse und Diskussion

Insgesamt kann das Forschungsvorhaben als erfolgreich bezeichnet werden. Schon beim Prototyp konnte eine Integration in die Fassade erreicht werden, die bezüglich der Dichtigkeit des Wandanschlusses sowie des optischen Erscheinens die Anforderungen erfüllt und ein positives Gesamtinteresse hervorrief. Die Auswertung der Messphase aller Betriebszustände und die Erfassung möglicher Einflüsse auf das Gebäude und die eingesetzten Materialien lassen eine zukünftige Integration von Kollektoren in vergleichbare Wandaufbauten ohne weiteres zu. Durch die Erfassung der Leistungsdaten konnten auch Ergebnisse aus Simulationsrechnungen bezüglich der senkrechten Kollektorausrichtung überprüft werden. Z.T. wurden die Ertragsvorhersagen sogar übertroffen, welches die Planungssicherheit für weitere Projekte unterstützt.
In der Optimierungsphase wurden Verbesserungen am Befestigungs- und Anschlußsystem durchgeführt, die die Montierbarkeit vereinfachen und Wärmebrücken weiter reduzieren.
Parallel zur Vermessung und Auswertung wurden schon erste Fassadenkollektorprojekte realisiert die ebenfalls erfolgreich waren. So konnten die Installations- und Montagemöglichkeiten weiter überprüft und verbessert werden. Durch die Besonderheit der Anwendung und die erreichte positive Auswirkung auf die Gebäudegestaltung wurde ein großes Interesse in den Fachkreisen der Solartechnik aber auch bei Planern und Architekten ausgelöst. Fassadenbauer und Maler werden so vom Endkunden bezüglich fassadenintegrierter Solarsysteme befragt und interessieren sich jetzt auch für dieses neu entstehende Marktsegment.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Durch die Präsenz der Kooperationspartner am Markt und in Fachkreisen sowie durch Vorträge auf Fachmessen und Seminaren konnte durch die Vorstellung erster Projekte ein zunehmendes Interesse erweckt werden. Hinzu kommen firmeneigene Veröffentlichungen und Vorstellungen.


Fazit

Durch die umfangreiche Untersuchung der möglichen Erträge, aber auch der Einflüsse auf die eingesetz-ten Materialien und das Gebäude konnten sichere Grundlagen für den Einsatz und die Planung von Fassadenkollektoranlagen geschaffen werden. Die Einsatzmöglichkeiten und das Interesse im Niedrig- und Passivhausbereich, zur Unterstützung der Warmwasserbereitung und Raumheizung aktive Solarsysteme einzusetzen, nimmt durch das ökologische Umdenken aber auch durch steigende Energiepreise zu. Aber auch im Sanierungsbereich gibt es gerade für große Fassadenkollektoranlagen günstige Einsatzmöglichkeiten, wie Erfahrungen aus ersten Projekten bereits zeigen. Hier konnte durch die einfache Montage, den Ersatz von Wärmedämmung und Putz in diesen Bereichen sowie durch eine einfache Leitungsführung ein Kostenvorteil erreicht werden, der den Fassadenkollektor als Alternative zum Dachkollektor ein-setzbar macht.Von Trends und Architekturrichtungen wie aber auch der Anzahl der in Zukunft zu realisierenden Projekte wird es abhängig sein, in wie weit durch die Formgebung, Segmentierung und Oberflächengestaltung e-ventuell ein spezieller Fassadenkollektor entsteht, dessen Konzeption auf den Ergebnissen dieser Untersuchung aufbaut.