Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Der solare W\u00e4rmeenergiepreis in Sonnenkollektorfeldern gr\u00f6\u00dferer Anlagen f\u00e4llt deutlich niedriger aus als in den typischen Einfamilienhausanlagen. Viele Fixkosten, wie Regler, Rohrsystem sowie viele Arbeitsschritte w\u00e4hrend der Montage fallen bei Gro\u00dfanlagen nicht ins Gewicht. Trotzdem besteht auch f\u00fcr gro\u00dfe Kollektorfelder ein starker Optimierungsbedarf, zumal hier die Kunden die Rentabilit\u00e4t wesentlich st\u00e4rker in den Mittelpunkt stellen. Gro\u00dfe Kollektorfelder m\u00fcssen dar\u00fcber hinaus h\u00f6heren Anforderungen an die architektonische Gestaltung Rechnung tragen.
\nZiel dieses Vorhabens war es, ein Kollektorsystem aus gr\u00f6\u00dferen Einheiten zu schaffen, um den Anforderungen an gro\u00dfe Kollektorfelder besser gerecht zu werden und die Systemkosten senken zu k\u00f6nnen. Solar-Roof FDK wurde als Modul entwickelt, das eine Einheit aus Dachelement und Kollektor bildet. Folgende Ziele sollen im wesentlichen mit dem System erreicht werden:
\n– Systemkostensenkung durch Doppelfunktion (Kollektor und Dach)
\n– Reduzierung der Montagezeit auf der Baustelle
\n– Vereinfachung der Verrohrungstechnik (Low Flow)
\n– Geschlosseneres Gesamtbild der Kollektorfl\u00e4che
\n– Erf\u00fcllung von individuellen architektonischen W\u00fcnschen<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Entwicklung des Solar-Roof-Kollektors entstand in einer Kooperation zwischen den beiden Firmen Wagner & Co und Solvis Energiesysteme. Solvis \u00fcbernahm die Federf\u00fchrung f\u00fcr die Konstruktion und Wagner & Co die Zust\u00e4ndigkeit f\u00fcr die Versuchsaufbauten und Tests sowie die Projektkoordination.
\nEs war geplant, innerhalb von 8 Wochen die Kollektorkonstruktion zu entwickeln. Anschlie\u00dfend sollte zum einen die besondere Temperatur- und Witterungsbeanspruchung untersucht werden, die bei dem Zusammenbringen von Kollektor und Dachkonstruktion entstehen, wie z.B. die Temperaturspitzen im D\u00e4mmaufbau im Bereich der Unterdachspannbahn, oder die Kompensation von W\u00e4rmeausdehnung im Glastr\u00e4gerprofil. Zum anderen galt es, s\u00e4mtliche Installationskosten zu minimieren. Angefangen vom Transport von der Werkstatt bis auf das Dach, \u00fcber die Befestigung und Abdichtung der Elemente untereinander, bis hin zur einfachen aber wartungsfreundlichen Verrohrung der Elemente untereinander.
\nDer erste Prototyp wurde ab Mai 1995 am Institut f\u00fcr Thermodynamik und W\u00e4rmetechnik, Universit\u00e4t Stuttgart, vermessen. Mit den Erfahrungen aus dem ersten Test konnte dann die Detailkonstruktion erarbeitet und die Glasabdichtungsprofile in Auftrag gegeben werden.
\nDer zweite Prototyp wurde dann beim Fensterinstitut einem Beregnungstest unter starkem Winddruck in Anlehnung an DIN 18055 unterzogen, um speziell die Anforderungen der Architekten an absolute Dichtigkeit im Dachbereich zu gew\u00e4hrleisten.
\nMit den gesammelten Erfahrungen bei Bau und Test des Prototyps wurde dann eine Konstruktions-FMEA (Fehler M\u00f6glichkeits Einflu\u00dfanalyse) durchgef\u00fchrt, um konstruktive Risiken fr\u00fchzeitig zu erkennen und Gegenma\u00dfnahmen einzuleiten.
\nMit den gesammelten Erkenntnissen wurden die Abschl\u00fcsse konstruiert und au\u00dferdem \u00c4nderungen am Vertikalprofil vorgenommen, um einen besseren Regenablauf zu gew\u00e4hrleisten.
\nDie erforderliche kombinierte Schnee- und Windlastbest\u00e4ndigkeit wurde durch statische Berechnungen nach DIN 4757 Teil 4 und 5 nachgewiesen.
\nSchlie\u00dflich wurden die Vorrichtungen f\u00fcr die Solar-Roof-Montage gebaut, so da\u00df im Sommer 1997 die erste Anlage montiert werden konnte.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
1. Kollektortest
\nDie Kollektorpr\u00fcfungen nach der neuen DIN 4757 Teil 3 und 4 haben die Leistungsf\u00e4higkeit des Kollektors best\u00e4tigt und auch die Qualit\u00e4tspr\u00fcfung konnte ohne Schwierigkeiten durchgef\u00fchrt werden. Die zus\u00e4tzlichen Bauteiltemperaturmessungen haben gezeigt, da\u00df die im Extremfall auftretenden Temperaturen unter den Grenzwerten der eingesetzten Materialien, wie z.B. EPDM-Profile oder Unterspannbahn, liegen und die maximal m\u00f6gliche W\u00e4rmeausdehnung der Al-Profile bzw. Glasscheiben konstruktiv abgefangen werden kann.
\n2. Beregnungstest
\nNur durch den versch\u00e4rften Beregnungstest beim Fensterinstitut Rosenheim konnte eine Schwachstelle bei der Abdichtung im Vertikalprofil entdeckt werden. Denn nur bei gro\u00dfem Winddruck w\u00e4hrend der Beregnung konnte Wasser in das Vertikalprofil eindringen. Mit einer kleinen Korrektur bei der Abdichtung in der Ablaufrinne konnte das Problem behoben werden.
\n3. FMEA
\nDie FMEA – im Team durchgef\u00fchrt – dient zum einen als Checkpr\u00fcfung, ob die eingangs formulierten Anforderungen verwirklicht wurden; zum anderen der systematischen Auffindung aller denkbaren Fehler im Material oder in der Konstruktion. Bei der FMEA wurden alle denkbaren Extrembelastungen, wie z.B. Hitze, Schnee, Wind oder Krantransport, durchgespielt. Dabei wurden einige Details aufgesp\u00fcrt, die danach verbessert wurden, wie z.B. Werkstoff und St\u00e4rke der Schrauben oder die Form des oberen EPDM-Dichtprofils.
\n4. Montageerfahrungen
\nGleich im ersten Bauprojekt zeigte sich der Vorteil des Montage-Konzepts von Solar-Roof; denn soweit wie nur m\u00f6glich waren in der Fertigungshalle allen denkbaren Arbeiten, wie die Komplettverglasung und der Einbau der Verteilerleitung, bereits durchgef\u00fchrt worden. Dank der gro\u00dfen Moduleinheiten konnte das gesamte Kollektorfeld von 140 m2 auf der Baustelle in nur 4 \u00bd Stunden auf das Dach gesetzt und befestigt werden. Schlie\u00dflich hat sich gezeigt, da\u00df witterungsabh\u00e4ngige Montagearbeiten auf der Baustelle wesentlich h\u00f6her zu kalkulieren sind als diejenigen in der gesch\u00fctzten Fertigungshalle.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Planer und Architekten, die Projekte im kommunalen Bereich und bei Wohnungsfirmen abwickeln, sind die wichtigste Zielgruppe. Auf Fachmessen, in Seminaren und Fachzeitschriften wurden sie konkret \u00fcber das Solar-Roof FDK System informiert, u.a. auch mit einem 6-Seiten-Farbprospekt.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Im Rahmen dieses Entwicklungsprojekts wurde ein Sonnenkollektorsystem geschaffen, das besonders hohe Anforderungen zu erf\u00fcllen hatte. Planer und Bauherren im \u00f6ffentlichen Bereich erwarten detaillierte Nachweise z.B. \u00fcber die bauphysikalische Eignung, \u00fcber Regendichtigkeit oder Temperaturbest\u00e4ndigkeit, w\u00e4hrend andererseits der kalkulatorische Spielraum bei den Firmen immer enger wird.
\nNur durch die enge Kooperation der beiden erfahrenen Solarfirmen zusammen mit dem DBU-F\u00f6rderprojekt war es m\u00f6glich, den Solar-Roof FDK erfolgreich zu entwickeln. Die Kombination von Dach, D\u00e4mmung und Kollektor erm\u00f6glicht es, die Kollektorfeldkosten um 12 bis 15 % zu senken.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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