Solar Glas – Entwicklung einer kosteneffizienten, solaraktiven Glasfassade zur Wärme- und Stromerzeugung

Die Integration von Solartechnik in die Gebäudehülle bzw. die solare Aktivierung von Komponenten der Gebäudehülle stellt eine anspruchsvolle aber vielversprechende Alternative zur üblichen Dachinstallation dar. Dadurch lässt sich nicht nur hoch-qualitative Architektur realisieren, sondern können auch Kosten für Materialien und Montage eingespart werden. Dieser Ansatz bietet zudem neue Optionen für den bisher sehr aufwendigen Vertrieb von solarthermischen Produkten.

In Zusammenarbeit mit dem Fassadenhersteller Konvortec GmbH & Co. KG und der Isolierglasfirma Energy Glas GmbH haben wir im Projekt „Solar-Glas“ eine solaraktivierte Glasfassade zur Wärme- und Stromerzeugung konzipiert und realisiert. Aufbauend auf dem vorgehängten, hinterlüfteten Glasfassadensystem des Herstellers, wurden thermische sowie photovoltaisch-thermische Glasfassadenmodule entwickelt und untersucht. Der Fokus lag bei der nicht abgedeckten Variante und bei der Integration in Wärmepumpe-basierte Wärmeversorgungssysteme. Für das thermische Modul haben wir im Projekt ein neuartiges Konzept umgesetzt: Danach wird als Solarabsorber eine vollflächig emaillierte Glasscheibe verwendet, die standardmäßig als Verkleidung der vorgehängten Fassade dient. Die wesentliche Herausforderung lag bei der Auswahl eines geeigneten Wärmeübertragers und einer geeigneten Verbindungstechnik zwischen Glasscheibe und Wärmeübertrager. Die resultierenden Solarmodule lassen sich von den konventionellen Glasverkleidungen nicht unterscheiden, bieten die gleiche Gestaltungsfreiheit (Farbe, Geometrie) und können objektspezifisch in das Fassadensystem integriert werden. Auch die Installation erfolgt dabei in Analogie zu den nicht aktivierten Glasscheiben, was einen einfachen und schnellen Aufbau ermöglicht.

Anhand von Leistungsmessungen an solarthermischen sowie photovoltaisch-thermischen Einzelmodulen, konnte die Bandbreite möglicher thermischer Wirkungsgrade in Abhängigkeit vom Modulaufbau (Wärmetauschergeometrie, Farbe und Art der Scheibe und der Beschichtung) aufgezeigt werden.

Schließlich haben wir am ISFH einen großformatigen Fassadenprototyp aufgebaut: Im Rahmen der Langzeituntersuchungen wurde die einfache Integration in das Fassadensystem, die Leistungsfähigkeit sowie die Gebrauchstauglichkeit der innovativen Solarmodule geprüft bzw. bestätigt.

Downloads

Giovannetti; M. Kirchner; R. Sass; G. Rockendorf (2016): Enameled glass panels for solar thermal building envelopes. Proceedings Energy Procedia 91, 49 – 55.
Giovannetti, M. Kirchner, M. Albert (2016): Design Options for Uncovered Photovoltaic-Thermal Glass-Glass Panels, Conference Proceedings, EuroSun 2016, Palma de Mallorca, October 2016.