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Integrierte Vakuumröhren erlauben höhere Energieausbeute

Stuttgarter Uni arbeitet an multifunktionaler Gebäudehülle

22.03.2010, 09:42

Fassadenintegrierter Solarthermie-Röhrenkollektor
Solarthermiefassade, die neben der Energiegewinnung als Sonnenschutz und zur Tageslichtnutzung dient. Bild: IBK2/Uni Stuttgart

Fassaden müssen sich vom rein thermischen Gebäudeabschluss zu multifunktionalen Gebäudehüllen entwickeln, die nicht nur dämmen, sondern auch Energie erzeugen, Sonnenschutz bieten sowie Heizung und Lüftung integrieren. Davon sind die Wissenschaftler des Lehrstuhls 2 am Institut für Baukonstruktion und Entwerfen (IBK2) der Universität Stuttgart überzeugt. "Bei ganzheitlicher Betrachtung eines Gebäudes überwiegen die Vorteile einer dezentralen Lösung für die Heizungs- und Lüftungstechnik gegenüber einer zentralen Lösung", sagt IBK2-Mitarbeiter Peter Seger.

Als Vorteile führen die Forscher unter anderem die konstruktiven Einsparungen bei Geschosshöhen, Steigschächten und Technikräumen an. Zudem werde der Komfort durch die Individualisierung der Lüftung erhöht.

Die Idee, Solarthermie und Lüftungstechnik in die Fassade zu integrieren ist nicht neu. So wurde im Rahmen des Projekts "Aktive Gebäudehülle", unterstützt durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt, ein innovatives Fassadensystem entwickelt, mit dem in einem Schritt Dämmung, Fassade und Lüftung eines Gebäudes erneuert werden können und das darüber hinaus die Nutzung von Sonnenenergie ermöglicht. An der Mangfallkaserne in Bad Aibling ist das System erstmals zum Einsatz gekommen.

Architekt Arthur Schankula, dessen Büro die Leitung des Entwicklungsprojekts übernommen hat, erläutert: "Die Fassade besteht aus mehreren Elementen, in die jeweils ein Lüftungsgerät mit integrierter Wärmerückgewinnung integriert ist. Zudem sind große Teile der Elemente mit einer Vorsatzschale aus Glas überzogen und dienen als Solarkollektor."

Die einzelnen Fassadenelemente aus Holz sind jeweils ein Geschoss hoch und so breit wie die dahinter liegende Wohneinheit - maximal 3,5 mal 12 Meter - und werden inklusive Fenstern und Lüftungstechnik im Werk des Projektpartners Baufritz vormontiert. Endgültig an die Fassade angebracht werden sie dann mittels Kran und Hubsteiger.

Bei dem Fassadensystem handelt es sich also um integrierte Fassaden, die jeweils individuell für ein bestimmtes Bauvorhaben hergestellt werden. Im Gegensatz dazu zielen die Stuttgarter Forscher darauf ab, Baukomponenten für eine energieoptimierte Fassade zu entwickeln, die in ein handelsübliches Fassadensystem integriert werden können. Besondere Bedeutung kommt dabei den Fassadenpfosten zu, die neben ihrer konstruktiven Funktion die "Aufgabe des Sammlers" übernehmen.

So entwickelten die Stuttgarter eine Mikrolamelle, die die Fassade bei Windgeschwindigkeiten bis zu 100 Stundenkilometer zuverlässig verschattet. Die Mikrolamellen werden seitlich in den Pfosten geführt und sind den Wissenschaftlern zufolge in eingefahrenem Zustand praktisch unsichtbar. Auch automatisch zu öffnende Fensterflügel könnten unsichtbar in die Pfosten-Riegel-Fassade integriert werden und für natürliche Lüftung sorgen. Dabei werden die Systemantriebe unsichtbar in die Pfosten eingebaut und können zentral, dezentral oder individuell betrieben werden.

Ein besonderes Augenmerk legt das IBK2 auf die Fassadenintegration von thermischen Solarkollektoren. "Im Gegensatz zur Fotovoltaik hat sich in der Solarthermie der Evolutionssprung von einem technisch-funktionalen Element zu einem architektonisch zufriedenstellenden Bauteil noch nicht vollzogen", sagt Seger. Das soll sich durch die Entwicklung eines Systems ändern, das die Integration von Vakuumröhren in die Gebäudehülle ermöglicht. Denn Vakuumröhren bieten aufgrund ihrer ästhetischen Struktur große Potenziale für Fassaden, sind die Stuttgarter überzeugt.

Zudem haben sie energetische Vorteile. "Das Fassadensystem mit Vakuumröhren erbringt in Bezug auf die Fläche, die das Sonnenlicht aufnehmen kann, einen rund 35 Prozent höheren Energieertrag als eine effiziente Flachkollektor-Fassade", erläutert Seger. Dafür, dass die Vakuumglasröhre ohne große energetische Einbußen in eine vertikale Fassade eingebaut werden kann, sorgt der integrierte Spiegel. Die Röhre wird so gedreht, dass dieser optimal zur einfallenden Sonnenstrahlung ausgerichtet ist. Ziel des IBK2 ist die Entwicklung eines flexibel anwendbaren Fassadenbauteils, das Sonnenschutz, Energiegewinnung und Tageslichtnutzung leistet. sth

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