technik Energetische
technik Energetische Optimierung VHF, WDVS, Sandwich: Durchströmbare Fassaden Wie wäre es, wenn gut aussehende Gebäude thermische Energie für Heizung und Trinkwarmwasserbereitung bereitstellten? Wenn eine solche Technologie sich auf der Baustelle in die üblichen Planungs- und Bauprozesse einfügt, dann könnte das mithelfen, die rund 40 Prozent Endenergiebedarf klimafreundlich zu decken, die immer noch für Heizung, Warmwasser und Kühlung in Deutschland benötigt werden. In diese Richtung geht das Projekt „Tabsolar II“: Fünf Partner unter der Führung des Fraunhofer ISE entwickeln darin Fassaden-Solarkollektoren als Fertigteile aus Ultrahochleistungsbeton (UHPC). Projekte Tabsolar und Tabsolar II Bislang basieren solarthermische Kollektoren in der Regel auf durchströmten Absorbern aus Metall, die einen hohen Anteil der Solarstrahlung aufnehmen und an einen flüssigen Wärmeträger abgeben. Dieses Konzept trägt der Gebäudeintegration und architektonischen Aspekten jedoch meist wenig Rechnung. 24 fassadentechnik 1/2017
Bilder: Facade-Lab (UHPC) herzustellen, die als thermoaktive Bauteile im Gebäudeinnern (TABS) oder als Solarkollektoren an der Fassade genutzt werden können. In einem ersten Forschungsprojekt „Tabsolar“ entstanden filigrane, wasserdurchströmte Bauteile auf Basis von UHPC im Format 340 mm x 460 mm. Die Besonderheit besteht dabei darin, dass die Kanalstrukturen direkt aus dem hochfesten UHPC gestaltet sind. Im Folgeprojekt „Tabsolar II“ konzentriert sich das Konsortium zunächst auf die Anwendung als Fassadenkollektor. »Tabsolar Premium« soll mit einer spektralselektiven Beschichtung und Antireflexverglasung ähnliche Erträge und Temperaturniveaus wie marktgängige Solarkollektoren erreichen. »Tabsolar Economy« steht für lackierte oder durchgefärbte UHPC-Kollektoren mit Low-E-Verglasung und etwas geringeren Erträgen und Temperaturniveaus. In der Produktfamilie »Tabsolar Design« schließlich sind die Kollektoren unverglast und können mit verschiedensten Strukturen und Farben versehen werden. Hier steht der Gestaltungsaspekt im Mittelpunkt. Die Erträge sowie Temperaturniveaus sind noch geringer. Die ersten beiden Produktfamilien werden für direkte solare Anwendungen zur Trinkwarmwasserbereitung oder für die Nutzung in Solar-Kombisystemen konzipiert. Die dritte Produktfamilie zeichnet sich durch vielfältige architektonische Gestaltungsmöglichkeiten aus. Da sie deutlich geringere Temperaturniveaus und Wirkungsgrade erreicht, ist sie beispielsweise als Niedertemperatur-Wärmequelle für Wärmepumpen, für Trinkwarmwasservorwärmung oder für eine Schwimmbadbeheizung geeignet. Mögliche Fassadensysteme für die Integration von Tabsolar-Elementen (von links nach rechts): Wärmedämmverbundsystem (WDVS), vorgehängte hinterlüftete Fassade (VHF), Sandwichwand. Im Projekt Tabsolar II, das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie BMWi gefördert wird, entwickeln die Firmen G.tecz Engineering UG, Betonfertigteile Spürgin GmbH & Co. KG, Facade-Lab GmbH und Priedemann Fassadenberatung GmbH sowie das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unter der Leitung des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE ein neues Konzept für Solarkollektoren, die sich hinsichtlich Material und Fertigung an der Baubranche orientieren. Die Grundidee des Konzepts „Tabsolar“ besteht darin, durchströmbare Bauteile aus Ultrahochleistungsbeton Herstellung Die neuartigen Bauteile werden mit Hilfe des vom Fraunhofer ISE entwickelten, patentierten Membran-Vakuumtiefziehverfahrens (MVT-Verfahrens) hergestellt. Dabei wird UHPC in der gewünschten späteren Wandstärke auf eine Membran aufgebracht, die über eine Formplatte gespannt ist. Anschließend wird unter der Membran ein Vakuum erzeugt, so dass sich Membran und UHPC an die eingefräste Kanalstruktur anlegen. Danach wird die Formplatte gewendet und mit einer ebenfalls frisch gegossenen UHPC-Platte zusammengefügt. Die so verbundenen Hälften härten gemeinsam aus und können später als komplettes Bauteil mit Hohlstrukturen ausgeschalt werden. Um diesen Prozess realisieren zu können, ist es notwendig, geeignete UHPC-Rezepturen zu entwickeln. Dies war Aufgabe des Projektpartners G.tecz. Nachdem im Projekt „Tabsolar“ die Machbarkeit des Verfahrens gezeigt werden konnte, verfolgt das Konsortium nun die notwendigen Schritte im Hinblick auf spätere Produkte. Zunächst soll das MVT-Verfahren dazu auf praxistaugliche Größen skaliert und auf produktionsnahen Anlagen bei der Firma Spürgin realisiert werden. Darüber hinaus arbeiten die Partner an fassadentechnik 1/2017 25
