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GEKLEBTE PV-FASSADE OHNE MECHANISCHE BEFESTIGUNG

29.03.2019

Ab 2020 sollen alle Neubauten in der EU so viel Energie erzeugen, wie sie verbrauchen. Das wurde im Rahmen der Klimaschutz- und Energieeffizienzziele des Staatenverbundes festgelegt . In einem Forschungsprojekt , bei dem gebäudeintegrier te Photovoltaikanlagen (BiPV) getestet werden, wurde ein Bürogebäude in Stuttgar t mit PV-Modulen ausgestattet . Das Besondere: Die Module sind nur durch eine strukturelle, lastabtragende Klebung befestigt, ohne zusätzliche mechanische Sicherung.

Um die strengen EU-Richtlinien umzusetzen, sind Photovoltaikanlagen gefragt, da sie gebäudenah erneuerbare Energie erzeugen und dabei emissions-, lärm- und wartungsarm sind. Übernimmt das Photovoltaik-Modul durch Gebäudeintegration auch noch eine Gebäudefunktion wie Witterungsschutz, können zudem konventionelle Bauprodukte eingespart werden. Für Niedrigstenergiegebäude ebenfalls notwendig ist die zusätzliche Nutzung der Fassadenfläche zur Energiegewinnung.
Der Nachteil bisheriger sogenannter Building Integrated Photovoltaics (BiPV): Die Standardisierung der Elemente macht eine individuelle Fassadengestaltung schwierig. Zudem wirken Rahmen und mechanische Befestigungen herkömmlicher Module optisch störend. Aber es sind auch ästhetisch ansprechende, maßgeschneiderte Lösungen möglich: Am Züblin Gebäude Z3 in Stuttgart konnte 2017 im Rahmen des EU-geförderten Forschungsprojekts Construct PV eine geklebte Photovoltaik-Fassade mit Siebdruckmuster realisiert werden. Dank eines speziellen, lastabtragenden Klebstoffs von Kömmerling fügen sich die Elemente ganz ohne mechanische Zusatzsicherung harmonisch in die Architektur ein.

BIPV – VON DER THEORIE IN DIE PRAXIS

Das Z3 wurde 2012 nach Plänen von MHM architects aus Wien fertiggestellt. Als Niedrigstenergie-Gebäude ist es mit einem DGNB-Zertifikat in Gold ausgezeichnet. Charakteristisch für den Bau sind die vor- und zurückspringenden 18 Meter hohen Lisenen aus brettschichtverleimtem, unbehandeltem Lärchenholz, die zur Verschattung beitragen. Sie stehen im Kontrast zu dazwischen liegenden, dunkel wirkenden Fassadenstreifen, bei denen sich Fenster und graphitgraue Glasbrüstungen abwechseln. Die Brüstungen aus ESG-Scheiben wurden nach dem Structural-GlazingPrinzip lastabtragend geklebt. Im Rahmen von Construct PV wurden sie auf der Südfassade gegen GlasGlas-Photovoltaik-Module ausgetauscht – ebenfalls ganz ohne zusätzliche mechanische Befestigung.

ZUSTIMMUNG IM EINZELFALL NOTWENDIG

In Deutschland sind bisher nur geklebte Structural Glazing Fassadenelemente, wie hier bei den BIPVModulen, mit mechanischem Eigengewichtsabtrag nach Typ I und II zugelassen, sodass eine Dauerbeanspruchung der Klebefuge grundsätzlich nicht zulässig ist. Für die Umsetzung der rein verklebten PV-Module am fünfgeschossigen Z3 musste deshalb eine Zustimmung im Einzelfall (ZiE) beantragt werden.
Diese wurde durch einen speziellen Klebstoff und einen innovativen Aufbau der PV-Elemente erreicht. So steht die Frontscheibe der Glas-Glas-PV-Module seitlich über. Dieser Stufenaufbau erlaubt die unabhängige Verklebung der Front- und der Rückscheibe auf der Unterkonstruktion, so dass die Lastabtragung aufgeteilt wird. Den passenden Klebstoff lieferte Kömmerling. Der Spezialist für hochwertige Kleb- und Dichtstoffe unterstützte den Genehmigungsprozess auch durch rechnerischen Nachweis der notwendigen Klebefugen-Dimensionierung zwischen PV-Modul und Unterkonstruktion. Für die neue Photovoltaik-Fassade des Z3 kam das 2-K Structural Glazing Silikon „Ködiglaze S“ zum Einsatz. Structural Glazing – strukturelle Verklebung – bezeichnet die Glasmontagetechnik wie sie beim Züblin-Bürogebäude umgesetzt wurde.
Statische und dynamische Lasten auf der Außenfassade, wie zum Beispiel Eigengewicht, Wind- und Schneelasten sowie thermische Ausdehnung, werden dabei über die strukturelle Verklebung auf die Unterkonstruktion übertragen. Kömmerling Structural Glazing Silikone zeichnen eine hohe mechanische Festigkeit bei gleichzeitig hoher Elastizität aus. Zudem sind sie sehr ergiebig. Für die gesamte etwa 240 Quadratmeter große Fassadenfläche des Züblin-Bürogebäudes wurden nur 250 Kilogramm benötigt.

ÄSTHETISCHE TARNUNG AUSGEKLÜGELTER TECHNIK

Um Photovoltaik-Module harmonisch in die Gebäudegestaltung miteinzubinden, sind neben konstruktiven ebenso gestalterische Lösungen gefragt. Und so widmete sich das Architekturbüro UNStudio nicht nur der Positionierung der Module, sondern auch der Gestaltung der Elemente. Verschiedene Siebdrucke kamen schon bei der Musterfassade zum Einsatz. Für das Bürogebäude Z3 wählten die Architekten ein Design, das dem gezackten Profil der Holzlisenen entlehnt ist. In Kombination mit der unsichtbaren Befestigung von Kömmerling fügen sich die PV-Elemente somit harmonisch in das architektonische Gesamtbild ein. Erst bei genauerem Hinsehen werden die Photovoltaik-Module als solche identifizierbar.
Insgesamt wurden an der Südfassade des ZüblinBürogebäudes 186 Photovoltaik-Module in sechs verschiedenen Größen installiert. Die Fläche kommt auf eine Gesamtleistung von 30 kWp und soll einen elektrischen Ertrag von 17.000 kWh/Jahr liefern.

Autor/in:
Redaktion Glas
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