immobilia 2025/02 - SVIT

Die «Solar Energy Balanced Façade» mit ihren vier Zuständen (von links nach rechts): maximale solare Nutzung im Winter, solarthermische
Gewinnung und Blendschutz im Winter, keine solaren Gewinne im Sommer, nur Tageslichtnutzung im Sommer. BILD: HSLU T&A
wurde (gefördert vom Schweizerischen
Nationalfonds). Die SEBF ist eine transparent-opake
hybride Doppelhautfassade mit
einem thermischen Speicher und saisonal
adaptivem solaren Gewinnmanagement.
Während der transparente Fassadenbereich
klassisch zur Aussicht, Tageslichtnutzung
und für direkte solare Gewinne
genutzt werden kann, hilft der thermische
Speicher im Brüstungsbereich sowohl die
Überhitzung als auch Heizwärmeverluste
zu reduzieren. Dazu besitzt die Brüstung
einen eigenen Sonnenschutz, der die
im Zwischenraum angeordnete Speichermasse
den saisonalen Bedürfnissen entsprechend
vor der Solarstrahlung schützt
oder in thermische Energie speichert. Im
Winter wird der Innenraum nicht beheizt,
weil der thermische Speicher nach innen
isoliert ist. Stattdessen wird die Wärme
im Zwischenraum gespeichert und nachts
nach aussen abgegeben. Durch die höhere
Temperatur in der Fassade bleibt mehr
Heizwärme im Raum. Im Sommer wird
durch die konsequente Verschattung des
Speichers (und die Verglasung) die Überhitzung
an warmen und sonnigen Tagen
verhindert.
Da die SEBF zeitabhängig Wärme speichert
und abgibt, besitzt sie keinen klassischen
U-Wert. Allgemein ist die Leistung
thermischer Speicherfassaden kaum über
eine U-Wert Angabe zu beziffern, stattdessen
müssen diese über die Zeit (instationär)
simuliert werden. Dabei werden die
zeitabhängigen Effekte durch die thermische
Trägheit berücksichtigt, womit der
Einfluss der Sonnenenergienutzung auf
den Heizwärmebedarf beziffert werden
kann. Für die SEBF wurde eine instationäre
Simulationen erstellt, welche an einem
Eins-zu-eins-Prototypen überprüft wurde.
Sowohl die Messungen als auch die
Simu lationen bestätigen den Nutzen in der
Winter- und Sommerzeit, indem Heiz- und
Kühllasten in der Fassadenebene effektiv
reduziert werden. Zusätzlich werden durch
die thermische Trägheit die Energiespitzen
im Innenraum reduziert, was auch bei der
Gebäudetechnik zu Einsparungen bei der
Dimensionierung sowie zu einem effizienteren
Betrieb führt.
FORSCHUNGSPROJEKT II:
3D-SOLARFASSADE
Durch die anhaltende, technologische
Weiterentwicklung von Materialien und
Produktionsprozessen werden zudem ältere
Konzepte immer wieder neu erfunden.
Auch im Bereich von TWD werden durch
neue und kostengünstigere Materialien
neuartige Fassadensysteme entwickelt.
Das Kompetenzzentrum Gebäudehülle und
Ingenieurbau (CC GH + IB) durfte mittels
Innovationsscheck der Innosuisse auch
bei der Entwicklung der 3D-Solarfassade
unterstützen. Sie beruht ebenfalls auf dem
TWD-Prinzip.
Die transluzente 3D-Solarfassade nutzt
je nach Jahreszeit und Sonnenstand die
Wärme der Solarstrahlung und speichert
sie in der dahinterliegenden massiven
Wand. Im Winter, wenn der Sonnenstand
tief ist, durchdringen die Strahlen das Solarelement
und erwärmen die Wand dahinter.
Die solare Wärme wird so zwischen
dem isolierenden Solarelement und der
Speicherwand «eingekapselt» und fliesst
in den Wohn- und Arbeitsbereich, bzw.
reduziert Heizenergieverluste. Bei hohem
Sonnenstand im Sommer sorgen die 3D-
Betondruck-Fassadenlamellen für die natürliche
Verschattung der Fassade und
verhindern die solaren Wärmegewinne.
Das CC GH + IB hat auch hier mittels
Messungen und Simulationen die thermische
Leistung analysiert. Obwohl es keine
klassische doppelschalige Fassade ist, beträgt
die Heizenergieeinsparung je nach
Ausrichtung 25 bis 40% oder mehr, verglichen
mit der Wandkonstruktion ohne
Solarelemente. Die 3D-Solarfassade wurde
in einem Musterhaus umgesetzt (Bild
links), in welchem die Bewohner nun erste
Erfahrungen sammeln.
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Funktions-
*THOMAS WÜEST
Der Autor ist MSc. Bauingenieur
mit Vertiefung in Metall- und
Fassadenbau. Er ist als wissenschaftlicher
Mitarbeiter an der
HSLU im Bereich T & A tätig.
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