Projekt 07220/01

Solarroof – Entwicklung eines Fertigdachsegments mit integriertem Sonnenkollektor

Projektträger

Wagner & Co Solartechnik GmbH
Ringstr. 14
35091 C√∂lbeZielsetzung und Anlass des Vorhabens Der solare W√§rmeenergiepreis in Sonnenkollektorfeldern gr√∂√üerer Anlagen f√§llt deutlich niedriger aus als in den typischen Einfamilienhausanlagen. Viele Fixkosten, wie Regler, Rohrsystem sowie viele Arbeitsschritte w√§hrend der Montage fallen bei Gro√üanlagen nicht ins Gewicht. Trotzdem besteht auch f√ľr gro√üe Kollektorfelder ein starker Optimierungsbedarf, zumal hier die Kunden die Rentabilit√§t wesentlich st√§rker in den Mittelpunkt stellen. Gro√üe Kollektorfelder m√ľssen dar√ľber hinaus h√∂heren Anforderungen an die architektonische Gestaltung Rechnung tragen. Ziel dieses Vorhabens war es, ein Kollektorsystem aus gr√∂√üeren Einheiten zu schaffen, um den Anforderungen an gro√üe Kollektorfelder besser gerecht zu werden und die Systemkosten senken zu k√∂nnen. 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: - Systemkostensenkung durch Doppelfunktion (Kollektor und Dach) - Reduzierung der Montagezeit auf der Baustelle - Vereinfachung der Verrohrungstechnik (Low Flow) - Geschlosseneres Gesamtbild der Kollektorfl√§che - Erf√ľllung von individuellen architektonischen W√ľnschen 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 √ľbernahm die Federf√ľhrung f√ľr die Konstruktion und Wagner & Co die Zust√§ndigkeit f√ľr die Versuchsaufbauten und Tests sowie die Projektkoordination. Es war geplant, innerhalb von 8 Wochen die Kollektorkonstruktion zu entwickeln. Anschlie√üend 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√§mmaufbau im Bereich der Unterdachspannbahn, oder die Kompensation von W√§rmeausdehnung im Glastr√§gerprofil. Zum anderen galt es, s√§mtliche Installationskosten zu minimieren. Angefangen vom Transport von der Werkstatt bis auf das Dach, √ľber die Befestigung und Abdichtung der Elemente untereinander, bis hin zur einfachen aber wartungsfreundlichen Verrohrung der Elemente untereinander. Der erste Prototyp wurde ab Mai 1995 am Institut f√ľr Thermodynamik und W√§rmetechnik, Universit√§t Stuttgart, vermessen. Mit den Erfahrungen aus dem ersten Test konnte dann die Detailkonstruktion erarbeitet und die Glasabdichtungsprofile in Auftrag gegeben werden. Der 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√§hrleisten. Mit den gesammelten Erfahrungen bei Bau und Test des Prototyps wurde dann eine Konstruktions-FMEA (Fehler M√∂glichkeits Einflu√üanalyse) durchgef√ľhrt, um konstruktive Risiken fr√ľhzeitig zu erkennen und Gegenma√ünahmen einzuleiten. Mit den gesammelten Erkenntnissen wurden die Abschl√ľsse konstruiert und au√üerdem √Ąnderungen am Vertikalprofil vorgenommen, um einen besseren Regenablauf zu gew√§hrleisten. Die erforderliche kombinierte Schnee- und Windlastbest√§ndigkeit wurde durch statische Berechnungen nach DIN 4757 Teil 4 und 5 nachgewiesen. Schlie√ülich wurden die Vorrichtungen f√ľr die Solar-Roof-Montage gebaut, so da√ü im Sommer 1997 die erste Anlage montiert werden konnte. Ergebnisse und Diskussion 1. Kollektortest Die Kollektorpr√ľfungen nach der neuen DIN 4757 Teil 3 und 4 haben die Leistungsf√§higkeit des Kollektors best√§tigt und auch die Qualit√§tspr√ľfung konnte ohne Schwierigkeiten durchgef√ľhrt werden. Die zus√§tzlichen Bauteiltemperaturmessungen haben gezeigt, da√ü die im Extremfall auftretenden Temperaturen unter den Grenzwerten der eingesetzten Materialien, wie z.B. EPDM-Profile oder Unterspannbahn, liegen und die maximal m√∂gliche W√§rmeausdehnung der Al-Profile bzw. Glasscheiben konstruktiv abgefangen werden kann. 2. Beregnungstest Nur durch den versch√§rften Beregnungstest beim Fensterinstitut Rosenheim konnte eine Schwachstelle bei der Abdichtung im Vertikalprofil entdeckt werden. Denn nur bei gro√üem Winddruck w√§hrend der Beregnung konnte Wasser in das Vertikalprofil eindringen. Mit einer kleinen Korrektur bei der Abdichtung in der Ablaufrinne konnte das Problem behoben werden. 3. FMEA Die FMEA - im Team durchgef√ľhrt - dient zum einen als Checkpr√ľfung, 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√ľrt, die danach verbessert wurden, wie z.B. Werkstoff und St√§rke der Schrauben oder die Form des oberen EPDM-Dichtprofils. 4. Montageerfahrungen Gleich im ersten Bauprojekt zeigte sich der Vorteil des Montage-Konzepts von Solar-Roof; denn soweit wie nur m√∂glich waren in der Fertigungshalle allen denkbaren Arbeiten, wie die Komplettverglasung und der Einbau der Verteilerleitung, bereits durchgef√ľhrt worden. Dank der gro√üen Moduleinheiten konnte das gesamte Kollektorfeld von 140 m2 auf der Baustelle in nur 4 ¬Ĺ Stunden auf das Dach gesetzt und befestigt werden. Schlie√ülich hat sich gezeigt, da√ü witterungsabh√§ngige Montagearbeiten auf der Baustelle wesentlich h√∂her zu kalkulieren sind als diejenigen in der gesch√ľtzten Fertigungshalle. √Ėffentlichkeitsarbeit und Pr√§sentation 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 √ľber das Solar-Roof FDK System informiert, u.a. auch mit einem 6-Seiten-Farbprospekt. Fazit Im Rahmen dieses Entwicklungsprojekts wurde ein Sonnenkollektorsystem geschaffen, das besonders hohe Anforderungen zu erf√ľllen hatte. Planer und Bauherren im √∂ffentlichen Bereich erwarten detaillierte Nachweise z.B. √ľber die bauphysikalische Eignung, √ľber Regendichtigkeit oder Temperaturbest√§ndigkeit, w√§hrend andererseits der kalkulatorische Spielraum bei den Firmen immer enger wird. Nur durch die enge Kooperation der beiden erfahrenen Solarfirmen zusammen mit dem DBU-F√∂rderprojekt war es m√∂glich, den Solar-Roof FDK erfolgreich zu entwickeln. Die Kombination von Dach, D√§mmung und Kollektor erm√∂glicht es, die Kollektorfeldkosten um 12 bis 15 % zu senken.

√úbersicht

Telefon

06421/8007-

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Bundesland

Hessen

Fördersumme

44.747,75 ‚ā¨

Förderzeitraum

20.03.1995 - 10.08.1998