_ Wie kühlen und heizen wir Gebäude ohne Energie zu verbrauchen? Dies umzusetzen wird der notwendige Standard von morgen sein. Sprechen wir heute vom Null-Energiehaus, so lassen sich zukünftige Häuser nach ihrer Energiegewinnkennzahl einstufen. Der Weg dahin hat bereits vor Jahren mit aufgeständerten Photovoltaikanlagen auf dem Dach begonnen. Die konstruktive Integration von Solarzellen in die Gebäudehülle ist somit ein notwendiger Schritt.
Das Problem steckt wie immer im Detail. Wer Solarzellen in die Fassade baut muss dafür sorgen, dass sie nicht überhitzen und somit deutlich an Leistung verlieren, deshalb werden sie meist als hinterlüftete Konstruktion ausgeführt. Sollen die Solarzellen aber z. B. in eine Elementfassade integriert werden, müssen sie auf andere Weise vor Überhitzung geschützt werden.
Die Forscher der Uni Dresden stellten auf ihrer Veranstaltung ein opakes Fassadenelement vor, welches das Problem der „PV-Kühlung“ elegant löst. Sie ordnen einen Latentwärmespeicher hinter dem PV-Modul an. Dieses enthält ein Speichermedium aus Wachsen oder Salzen, das so eingestellt ist, dass es bei einer bestimmten Temperatur schmilzt und dadurch Wärme absorbiert und speichert. Sinkt die Temperatur, erstarrt das Medium und setzt dabei die Wärme wieder frei. Durch die Wärme-Absorption werden die PV-Module tagsüber gekühlt. In der Nacht gibt das Medium die Wärme wieder ab.
So steht ein zyklisches Kühlsystem für integrierte opake PV-Module zur Verfügung, das insbesondere in kommerziellen Fassadenelementen eingesetzt werden kann.
Teiltransparente PV-Verglasung
Helen Rose Wilson vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE aus Freiburg stellte teiltransparente, in eine Isolierglasscheibe integrierte Solarverglasungen vor und erörterte die vielfältigen Eigenschaften der winkelselektiven Photovoltaik-Verglasung PVShade.
Das Modul besteht aus streifenförmigen horizontalen Dünnschicht-PV-Modulen, die in zwei Ebenen einer Verbundglasscheibe angeordnet sind und in eine Isolierglasscheibe integriert wurden. Das Modul wird durch die linienförmige Anordnung teiltransparent und lässt trotz hohem Wirkungsgrad Durchblicke zu.
Die Wirkungsweise ist vergleichbar mit horizontalen Jalousien. Das PVShade dient damit neben den energetischen Funktionen auch als Blendschutz und darüber hinaus als Absturzsicherung. Im Vortrag wurden die Eigenschaften wie der winkelabhängige g-Wert, der U-Wert und die Auswirkung der Verglasungen auf den Energiebedarf beleuchtet.
Ein weiteres Projekt zeigte, wie ein Blendschutz auch durch intelligente Bedruckung realisiert werden kann. Unter dem Titel „Digital Patterns“, stellte Andreas Fuchs vom FAT LAB aus Stuttgart das Projekt „Nestle Glass Cube“ vor. Auch hier werden die verschiedenen Ebenen einer Verbundglasscheibe ausgenutzt und durch „versetztes Bedrucken“ verblüffende Tiefenwirkungen in der Scheibe erzielt. Durch die parametrisch ermittelte Bedruckung kann z. B. ein optimierter Blendschutz in Abhängigkeit von der Himmelsrichtung der Fassade realisiert werden.
Individueller Blendschutz im Glas
Dass ein Blendschutz nicht starr auf der Scheibe angeordnet werden muss, zeigte Walter Haase vom ILEK der Uni Stuttgart mit seinem Vortrag „Potenziale strukturierter schaltbarer Verglasungen“. Realistisch und futuristisch zugleich beschrieb Haase die vielfältigen Möglichkeiten, die sich ergeben, wenn man in eine Fassadenscheibe unabhängig schaltbare „Pixel“ integriert.
So könnten zum Beispiel Nachrichten für Mitarbeiter auf der Scheibe dargestellt werden oder auch Außenwerbung geschaltet werden.
Wirklich spannend ist die Vorstellen eines individualisierten Blendschutzes, der z. B. einen Arbeitsplatz gegen direkte Sonneneinstrahlung abschirmt, indem nur ein bestimmter Bereich der Scheibe „opak“ geschaltet wird. So würde dieser „Fleck“ auf der Scheibe mit dem Sonnenstand über die Fassade wandern und immer denselben Bereich im Raum „verschatten“.
Auch zeigte Walter Haase die Möglichkeit auf, das Gesicht eines Menschen zu erfassen und den „Schattenfleck“ so zu steuern, dass der Nutzer immer blendfrei arbeiten kann. Der Blendschutz würde damit quasi dem Menschen folgen.
Neben Zukunftsvisionen zeigte die Veranstaltung den aktuellen Stand der Technik im konstruktiven Glasbau und Neuigkeiten zur Bemessung auf.
Die Beiträge der Veranstaltung sind auch diesmal im Buch „Glasbau 2016“ erschienen, das im Ernst und Sohn Verlag veröffentlicht wird.—
Dieses Modell eines gedämmten Fassadenpaneels mit Dünnschicht-PV und rückseitigem Latentwärmespeicher wurde in Dresden vorgestellt.
Hier im Bild schaltbare Verglasungen auf Flüssigkristallbasis in unterschiedlichen Schaltzuständen, die unter der Leitung von Dr.-Ing. W. Haase am ILEK entwickelt wurden. Das Glas ermöglicht die Regelung des Licht- und Energiedurchgangs und kann Grafiken sowie Texte darstellen.