Solaranlagen und Produkte der Vormonate:

Bauen mit der Sonne: Solarfassade dämmt mit Licht

Die Idee ist verblüffend einfach - die Umsetzung einfach verblüffend: Waben aus Zellulose, die aus Karton oder Altpapier hergestellt werden, sind die Grundlage einer solaren Wärmedämmung. Der verglaste Wabenluftkollektor wird an den Außenwänden montiert und nimmt im Winter die auf die Wände treffende Sonnenenergie auf. Die Entwicklung der Linzer "ESA-Energiesysteme Aschauer GmbH" vereinigt die Eigenschaften der herkömmlichen Wärmedämmung mit der Speicherung von Sonnenenergie in der Wand.
Der Temperaturunterschied zwischen drinnen und draußen wird praktisch aufgehoben, die Wände zur warmen Hülle des Gebäudes. Zwischen Wabe und Außenwand werden im Winter durchschnittlich etwa 18 Grad erreicht. Und wo keine Wärme verloren geht, muss auch keine erzeugt werden.

 

Die ansprechenden, in Wohn- und Gewerbegebäude integrierten Fassaden können sich sehen lassen: Farbe und Material lassen den Architekten reichlich Spielraum für kreative Gestaltung.Die individuellen Lösungen, vom Einfamilienhaus bis zur Wohnanlage zeigen solare Architektur vom Feinsten.

Bild: Passivhaus "Pree" bei Linz: Die gesamten Außenwände und die Unterseite des Pultdaches sind verglast. Der durchschnittliche k-Wert aller Solarwände liegt bei 0,08 W/m²K.

Passivhaus "Pree"
Foto: ESA-Energiesysteme Aschauer Vetriebs GmbH.

Das Prinzip: Umkehrung des Wärmestroms

Dringt das Licht der tief stehenden Wintersonne durch eine Glasscheibe in die Zellulosewabe ein, wird es in Wärme umgewandelt: Die Temperatur an der Außenseite der Wand steigt kräftig. Die absorbierte Wärme führt zeitverzögert zu einem Anstieg der Temperatur der Wand, die als Wärmespeicher dient. Die Solarfassade kehrt den Wärmefluss des Gebäudes um: Verliert ein konventionelles Haus Wärme, die über die Heizung ersetzt werden muss, so gewinnt die Solarfassade Energie aus Sonnenlicht und entlastet die Heizung. Kein Wunder, dass die "intelligente" Fassade besonders für den Bau von Passivhäusern verwendet wird. Wie die transparente Wärmedämmung (TWD) nutzt die Solarfassade die Kraft der Sonne. Die Fassade ist jedoch im Gegensatz zur TWD kein Energie maximierendes System (Wandheizung). Sie schafft stattdessen im Bereich der Außenwände eine warme Zone und versetzt das Haus sozusagen in eine wärmere Klimazone.

Schema einer Solarfassade: Im Bereich der Außenwand müssen in herkömmlichen Gebäuden während der Heizperiode durchschnittlich 20 Grad Temperaturunterschied (gemessen in Kelvin) durch die Heizung ausgeglichen werden.

In der Solarwabe hingegen kann ein Temperaturniveau von zirka 18 Grad (gemessen in Celsius) gehalten werden. Die Heizung muss lediglich die Temperaturdifferenz von 2° ausgleichen, um die Raumtemperatur auf 20° (Celsius) zu halten. Da fast kein Temperaturgefälle vom Wohnraum zur Umgebung vorhanden ist, entstehen kaum Wärmeverluste durch die Wand. Sie können durch die Nutzung auf ein Zehntel reduziert werden.

Solarfassade, Schema
Grafik: ESA-Energiesysteme Aschauer Vetriebs GmbH.


Im Sommer wird es im Haus dennoch nicht zu heiß, denn die steil einfallenden Strahlen der hoch stehenden Sonne dringen nicht tief genug in die Waben ein. Die Wärme wird an der Oberfläche der Waben umgewandelt, wodurch in der Hinterlüftung eine thermisch bedingte Zirkulation entsteht. Die Fassade führt so die überflüssige Wärme selbsständig ab. Im Gegensatz zu transparenten Wärmedämmsystemen benötigt die Solarfassade keine zusätzlichen, mechanischen Abschattungsvorrichtungen - das spart Geld.

Gute k-Werte von Ost bis West

Wie der Einbau anderer Kollektoren macht der Einsatz der Solarfassaden auch dann Sinn, wenn sie nicht exakt nach Süden ausgerichtet werden können. Wichtiger ist die thermische Optimierung der Gebäudehülle. Bei Passivhäusern wird die Solarfassade sogar an der Nordseite montiert und bringt allein durch die Nutzung der diffusen Sonnenstrahlung eine deutliche Verbesserung des k-Werts.

Der k-Wert gibt an, wie viel Wärmeenergie durch einen Quadratmeter eines Bauelements strömt (beispielsweise Wände, Fenster, Türen, Decken). Gemessen wird bei einem Temperaturunterschied von 1 Grad Kelvin, die Formel lautet daher Watt pro Quadratmeter Kelvin, kurz: W/m² K. Je niedriger der k-Wert (neuerdings oft als Umweltschutzwert oder U-Wert bezeichnet), desto geringer sind die so genannten Transmissionsverluste - die Wärme, die nach draußen geht. Der k-Wert hängt vom Aufbau der gesamten Gebäudehülle ab.

Die Solarwaben aus Zellulose weisen einen Wärmeleitwert von 0,08 W/m²K auf. 5 Zentimeter entsprechen dem Dämmwert von 2,5 Zentimetern herkömmlicher Materialien. Doch die Wabe dämmt nicht nur, sie nimmt auch Sonnenenergie auf. Der effektive k-Wert berücksichtigt auch dies. Mit den Strahlungsenergie-Gewinnen sind im Leichtbau und bei Südausrichtung Werte um 0 W/m²K möglich; an der Nordseite etwa 0,10 W/m²K. Mit einem Simulationsprogramm ermittelt der Hersteller den exakten Wert für die Bauvorhaben.


Bild: "Die ESA-Solarfassade stellt ein neues Wärmedämmsystem dar. Sie zeigt eine Trendwende in der Hochisolationstechnik, indem sie aktiv die außen anfallende Energie in den Wärmehaushalt einbindet, diese jedoch nicht wie die bereits bekannte Transparente Wärmedämmung als Heizquelle nutzt, sondern ein erwärmtes Luftpolster aufbaut und damit die Wärmeverluste minimiert."
(Guiseppe Fent, Architekt und Bauherr)

Einfamilenhaus Fent, Solarfassade
Einfamilienhaus Fent, CH. Foto: ESA.


Dämmung ist nicht alles, aber ohne Dämmung ist alles nichts.

Besonders gelungene Passivhauskonzepte oder Nullenergiehäuser belegen, wie wichtig die durchdachte, konsequente Wärmedämmung ist. Zum vollständigen Verzicht auf die Heizung reicht sie in unseren Breiten dennoch nicht aus. Das gilt auch für die Solarfassade. Doch die Solarwaben unterstützen mit ihrem Beitrag zur thermischen Stabilität des Gebäudes die effizientere Nutzung der übrigen Energiespar-Faktoren, von der thermischen Solaranlage über die Lüftung bis zur Nutzung der Abwärme von Personen und Elektrogeräten. Auch Energie auf niedrigem Temperaturniveau wird nutzbar: Wenn die Solaranlage an trüben Tagen nur 25 Grad warmes Wasser liefert, kann damit dennoch eine Niedertemperatur-Fußbodenheizung versorgt werden, die in einem solar gedämmten Haus eine Raumtemperatur um die 20 Grad bewirkt. Durch die bisher ungenutzte Energie kann der Nutzungsgrad von Lüftungs- und Solaranlagen deutlich erhöht werden.

Neben ihrem Beitrag zum Raumklima bringt die Solarwabe auch eine merkliche Verbesserung des Schallschutzes und trägt so zum "akustischen Umweltschutz" bei: Der Straßenlärm bleibt draussen, und die Kinder dürfen auch mal kräftig Krach machen, ohne dass sich die Nachbarn beschweren.

Im Leichtbau kann die Solarfassade als wärmebrückenfreies Wandelement gefertigt werden, das hohen ökolgischen und baubiologischen Ansprüchen genügt.

Im Massivbau muss die Wand hinter der Solarfassade nur den statischen Anforderungen genügen und kann deshalb kostengünstiger ausgeführt werden.

 

Bild: Montage von Wandelementen (Passivhaus Pree bei Linz). Die bis zu 6 Meter hohen Wände wurden direkt auf der Baustelle vorgefertigt. Die Baukosten beliefen sich auf 2.400 DM pro Quadratmeter Wohnfläche; die zu erwartenden Heizkosten (Raumwärme) sollen bei rund 100 Mark im Jahr für die gesamte bewohnbare Fläche von 135 Quadratmetern liegen.

Solarfassade, Montage
Foto: ESA.


Zeitgemäße Energiekonzepte, ökologisch orientierte Architektur

Zwischen 1994 und 2000 wurden in Österreich, Deutschland und der Schweiz rund 70 Gebäude mit der Solarfassade ausgestattet: Vom Einfamilienhaus über Wohnanlagen bis hin zu Sporthallen oder Industriebauten.

Die Architekten bezogen die Fassade in moderne Entwürfe ein und setzten mit den verglasten Fassadenelementen reizvolle Kontraste zum häufig verwendeten Holz und anderen Baumaterialien.

Unterschiedliches Glasdesign und farbige Waben erlauben, die Fassadenelemente dezent auf den Gesamtkomplex abzustimmen. Die Vielfalt möglicher Glasstrukturen, Rastergrößen und Fassadenfarben ermöglicht eine individuelle Gebäudeoptik unter Berücksichtigung ökologischer und ökonomischer Kriterien.

 

 

 

Bild: Bürogebäude der VOEST MCE, Linz (Österreich)

Solarfassade VOEST, Linz
Foto: ESA.


In Wallisellen bei Zürich wurden 13 Wohnhäuser rundum mit der Solarfassade ausgestattet. Die Niedrigenergie-Wohnanlage besteht aus 4 bis 5geschossigen Häusern, die überwiegend in Leichtbauweise erstellt wurden; der Funktionskern mit den tragenden Teilen ist aus Beton. Die ohnehin günstigen statischen k-Werte der Außenwand (0,17 W/m²K) werden durch solare Strahlungsgewinne noch verbessert: Je nach Himmelsrichtung nähert sich der effektive k-Wert der 0-Watt-Grenze. Selbst an der Nordseite senkt die Solarfassade den Wert auf unter 0,11 W/m² K.

Die niedrigen k-Werte schaffen die Voraussetzung für die Raumwärmeversorgung über die Lüftungsanlage (Abluftwärmepumpe). Sie sorgt zusammen mit der schallschluckenden Fassade für ruhiges Wohnen in der fluglärmbelastenden Wohngegend

 


Wohnanlage "Balance" bei Zürich.
Foto ESA.

Neue Solarfassaden für den Gebäudebestand

Immer mehr Bauherren entscheiden sich für die Energie sparende und Energie absorbierende Solarfassade. Das konkrete Einsparpotenzial hängt vom jeweiligen Gebäudekonzept ab. Je stärker der k-Wert gesenkt werden kann, desto höher die Ersparnis bei den Betriebskosten. Bei der Sanierung von Gebäuden werden eigens zu diesem Zweck konzipierte Fertigelemente vor die bestehende Wand gehängt und mit einer Ausgleichsschicht aus Dämmfilz versehen. Hier ergibt sich ein interessanter Begleiteffekt. Durch die Solarfassade kann die Temperatur des Mauerwerks angehoben werden: Das beugt Wärmeverlusten vor und wirkt zudem noch entfeuchtend auf die Wand. So wird das Wohnklima verbessert und zugleich zum Erhalt der Gebäudesubstanz beigetragen.

Eine Idee setzt sich durch

Solarpreis 1995: SolarfassadeVor rund acht Jahren begann die Erforschung und Entwicklung der Solarfassade am Linzer Energie-Institut. Im Einfamilienhaus der Familie Aschauer wurde sie 1994 zum ersten Mal eingebaut. Schon 1995 erhielt der Hersteller den Europäischen Solarpreis der EUROSOLAR und montierte 1000 Quadratmeter Solarwaben. Mit der Gründung der ESA-Vertriebs GmbH wurde die Solarfassade breit in den Markt eingeführt. Das Projektvolumen erreichte 1999 die 10.000 Quadratmeter-Grenze. Autorisierte, speziell geschulte Fachbetriebe übernehmen den Vertrieb und die Montage der Solarfassaden in Deutschland, Österreich und der Schweiz. Das Vertriebsnetz wird derzeit ausgebaut.

Europäischer Solarpreis 1995
für die Solarfassade

Material und Fotos: ESA-Energiesysteme Aschauer GmbH

Redaktion Solarserver: Rolf Hug.

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Graf, Anton: Das Passivhaus - Wohnen ohne Heizung.

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