Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Entwicklung eines Fertigdachsegments mit integriertem Sonnenkollektor basierend auf einem Sparrensystem, \u00e4hnlich dem Tragsystem des Pfettendachs. Ziel des Projektes war es, ein System zu entwickeln, bei dem das Dach und der Sonnenkollektor zu einer Einheit verschmelzen – die Symbiose aus Sonnenkollektor und Dach. Das hei\u00dft, die tragende Konstruktion des Daches ist gleichzeitig die Tragkonstruktion des Sonnenkollektors und umgekehrt. Die Funktion der abdichtenden Dachhaut – was vorher die Aufgabe der Ziegel war – \u00fcbernimmt die Glasabdeckung des Sonnenkollektors, und die Kollektord\u00e4mmung d\u00e4mmt gleichzeitig das Dach. Durch ein in der Fabrik vorgefertigtes System mit kurzen Montagezeiten am Bau k\u00f6nnten Solaranlagen bei baulich vorgesehenem Schr\u00e4gdach mit einer wesentlich geringeren Investitionsh\u00f6he realisiert werden, da das eigentliche Dach entf\u00e4llt. Ein wesentlich effizienterer Materialeinsatz als bei L\u00f6sungen von Dach plus Kollektor, die Verwendung des nachwachsenden Rohstoffs Holz in Form von Schichtleimholz f\u00fcr die Tragkonstruktion und die Minimierung des Aluminiumeinsatzes, w\u00fcrde zu einer Verbesserung der \u00f6kologischen Bilanz der Solaranlage beitragen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenBei der Entwicklung und Konstruktion des Solar Roof mu\u00dften kollektor- und dachspezifische Konstruktionsmerkmale und Aufgaben miteinander verbunden werden. Hierbei wurde bez\u00fcglich der Tragkonstruktion auf bew\u00e4hrte Konstruktionsmerkmale und Materialien aus dem Holzbau zur\u00fcckgegriffen. Auf das Sparren- bzw. Halbsparren-Tragsystem wurde der Kollektor aufgebaut und integriert, wobei die Sparren als Konstruktionselement im Lastenheft fest vorgegeben waren und aufgrund statischer Vorgaben nicht ver\u00e4ndert wurden. Das Ziel der Entwicklung, die Symbiose aus Dach und Kollektor, wurde bei der Konzeption und Konstruktion konsequent verfolgt. Bei der konstruktiven Integration des Kollektors mu\u00dfte ber\u00fccksichtigt werden, da\u00df das Tragsystem keinesfalls durch die unterschiedlichen Betriebsbedingungen des Kollektors bez\u00fcglich Mikroklima (Feuchtigkeit, Temperatur) und Stagnationstemperaturen beeintr\u00e4chtigt wird. Des weiteren mu\u00dfte auch f\u00fcr Schadensf\u00e4lle wie Glasbruch Vorsorge getragen werden, da die Dachfunktion unter allen Bedingungen erf\u00fcllt werden mu\u00df. Durch den Bau von Modellen bzw. Prototypen konnten die Konstruktionsl\u00f6sungen \u00fcberpr\u00fcft und getestet werden. Mit Prototypen wurden auf dem Betriebsgel\u00e4nde umfangreiche Tests (Druckverlustmessungen, Wasserspr\u00fchtest, Leistungs- und Stagnationstests) durchgef\u00fchrt. Weitere wichtige Erkenntnisse konnten bei den Leistungstests am ITW in Stuttgart und mit \u00fcberarbeiteten Prototypen am ITR-SPF Rapperswil gesammelt werden. Der zun\u00e4chst nicht geplante Test in Rapperswil, die Wetterabh\u00e4ngigkeit und die nur beschr\u00e4nkt zur Verf\u00fcgung stehenden Testkapazit\u00e4ten bei den Instituten, haben dazu beigetragen, da\u00df der angestrebte Zeitplan weit \u00fcberschritten wurde.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Mit der Konstruktion des Fertigdachsegments mit integriertem Sonnenkollektor -Solar Roof- wurden die Ziele des Lastenheftes in vollem Umfang erreicht. Aufbauend auf bew\u00e4hrte Konstruktionsmerkmale des Holz- und Fassadenbaus sowie die Kollektortechnik konnte ein integriertes System entwickelt werden, das die Funktionen eines Daches und eines Sonnenkollektors verbindet. Die Grundidee, das vertikale Sparrenprinzip des Pfettendachs mit Schichtleimholzsparren zu nutzen, erwies sich als der richtige Weg. Die Integration des Sonnenkollektors und der Dachd\u00e4mmung zwischen zwei Halbsparren, die zusammen mit dem jeweiligen Nachbarelement wiederum einen Sparren bilden und auf die Auflager First-, Trauf- sowie unter Umst\u00e4nden Mittelpfette aufgelegt werden, erwies sich als eine Konstruktion, mit der alle Problemstellungen gel\u00f6st werden konnten.
\nBei der Integration des Sonnenkollektors zwischen den Halbsparren konnte durch eine Auskehlung der Sparren die Absorberfl\u00e4che optimiert werden. Durch die Verwendung einer Dampf- und Ausgasungssperre aus Aluminiumblech kann das Tragwerk vor dem wechselhaften Mikroklima des Kollektors gesch\u00fctzt werden und dient bei einem eventuellen Glasbruch gleichzeitig als Notdach. Diese Ma\u00dfnahme garantiert eine sichere Dachfunktion unter allen Umst\u00e4nden.
\nWeitaus schwieriger gestaltete sich die hydraulische Integration des Absorbers und die Verschaltung des gesamten Kollektorfeldes. Die im Kollektor auftretenden L\u00e4ngenausdehnungen des Absorbers wurden zwar im Vorfeld ber\u00fccksichtigt, aber auch untersch\u00e4tzt. Erschwerend kam hinzu, da\u00df das verwendete Absorberblech mit Tinox-Beschichtung durch den Beschichtungsproze\u00df weichgegl\u00fcht war und sich anhaltende Verwerfungen des Absorbers gebildet haben. Dies hatte den Testabbruch in Stuttgart zur Folge und bedingte eine neue Pr\u00fcfung zu einem sp\u00e4teren Zeitpunkt in Rapperswil, da die Testkapazit\u00e4ten in Stuttgart durch die Stiftung Warentest ersch\u00f6pft und witterungsbedingt kurzfristig in Rapperswil nicht m\u00f6glich waren. Der Projektfortschritt wurde hierdurch wesentlich verz\u00f6gert. Es konnte bei der zweiten Prototypengeneration eine technische L\u00f6sung gefunden werden, die den Absorber bei den L\u00e4ngenausdehnungen f\u00fchrt und Verwerfungen sowie ein Anliegen an der Glasabdeckung vermeidet. Der Anschlu\u00df und die Durchstr\u00f6mung des Absorbers ist aufgrund der L\u00e4ngenausdehnung nur in Form der U-Durchstr\u00f6mung von oben nach unten und zur\u00fcck realisierbar, um dem Absorber ein ungehindertes Ausdehnen nach unten zu erm\u00f6glichen. Nachteil dieser L\u00f6sung ist, da\u00df ein v\u00f6lliges Entleeren des Absorbers ausgeschlossen ist, was sich in der Praxis aber als nicht sehr relevant erwiesen hat.
\nDas Sparrenprinzip bildete auch bei der Konstruktion der dichtenden Dachhaut und den entsprechenden Dachvarianten Giebeldach, Pfettendach – jeweils mit oder ohne Hinterl\u00fcftung – die ideale Grundlage.
\nDie Dachabdichtung der an den Bau angelieferten vorverglasten Dachsegmente erfolgt \u00fcber eine geschraubte Al-Pressleiste mit EPDM-Andruckdichtung und Al-Abdeckprofil \u00fcber den Schrauben, die den vertikalen Sto\u00df segment\u00fcbergreifend abdichtet. F\u00fcr die horizontalen Glasst\u00f6\u00dfe wurde eine dauerelastische Klebekonstruktion auf Silikonbasis nach dem Prinzip der doppelten Lasche entwickelt. Die durchgef\u00fchrten Beregnungstests verifizierten die hohe Sicherheit dieser Dichtungskonstruktionen.
\nDas Tragwerk des Solar Roof aus dem nachwachsenden Rohstoff Holz in Form von Schichtleimholz bildet zusammen mit den Isoliermaterialien den Hauptmaterialanteil. Der Einsatz von Aluminium beschr\u00e4nkt sich auf die Dampfsperre und die Abdeckleisten. Des weiteren sind alle anderen Rohstoffe, wie Kupfer, Stahl und Glas, auf das absolut Notwendige beschr\u00e4nkt. Es konnte somit auch hinsichtlich der verwendeten Materialien eine hervorragende \u00f6kologische Bilanz erzielt werden, die sich von der bisher angewandten Philosophie Dach plus Kollektor \u00e4u\u00dferst positiv abhebt.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Zur Zeit befinden sich einige Solar Roof-Projekte in der Planung, die im Laufe des Jahres 98 realisiert werden sollen. W\u00e4hrend der Realisierung und nach Fertigstellung werden die Projekte begleitend in der Fachpresse vorgestellt. Im Laufe des Sommers wird \u00fcber eine breit angelegte PR-Aktion in der Tagespresse und in verschiedenen Fachzeitschriften \u00fcber das Solar Roof-System berichtet werden, wobei begleitend auch neue Medien wie das Internet genutzt werden. Gezielt wird zur Zeit das Solar Roof Konzept und die sich daraus ergebenden M\u00f6glichkeiten auf verschiedenen Fachkongressen vorgestellt.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die in dem Projekt erzielten Ergebnisse zeigen, da\u00df das Solar Roof hinsichtlich der Leistung sehr guten Gro\u00dfkollektoren ebenb\u00fcrtig ist oder diese auch \u00fcbertrifft. Die gro\u00dfen Vorteile des Solar Roof Fertigdachsegments werden bei der Integration in das architektonische Gesamtkonzept des Geb\u00e4udes und im Rahmen der rationellen Montage augenscheinlich. Das Prinzip des Halbsparrens erwies sich als \u00e4u\u00dferst flexibel und in fast jedes Designkonzept integrierbar. Die augenscheinlich schmalen vertikalen Linien bei gleichzeitiger optimaler Fl\u00e4chenausnutzung werden von Architektenseite begr\u00fc\u00dft. Der Betreiber der Solaranlage zieht den Hauptnutzen aus den geringeren Investitionskosten, da gegen\u00fcber der bisherigen Dach plus Kollektor-L\u00f6sung ca. 150 – 200 DM\/m\u00b2 eingespart werden. Fertig montierte Solaranlagen ab 200m\u00b2 inklusive Dach sind somit heute schon f\u00fcr 450 DM\/m\u00b2 realisierbar.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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