Solares Aktiv-Passiv-Energiegewinn-Fassadensystem

Solares Aktiv-Passiv-Energiegewinn-Fassadensystem (SAPEF) ist eine Fassadenkonstruktion zur aktiven und passiven Nutzung der Sonnenenergie. Neben solarer Energiegewinnung weist das System Sonnenschutz, Schallschutz, Wärmeschutz, natürliche Be- und Entlüftung des Gebäudes ohne Energieverlust sowie Tageslichtnutzung auf. Das System besteht aus aufeinander abgestimmten Funktionsgläsern, integrierten Solarzellen, Metallprofilen, Schiebefenstern, Schrauben, Dichtungsmaterial, Klebstoff, elektrischen und elektronischen Teilen sowie Lamellenartigen Öffnungen und Filtern. Die Idee stammte 2003 von Hamid Tavakolipour, Hamburg, Deutschland im Rahmen interdisziplinärer bauökologischer Forschungen. Das vorliegende System wurde 2008 von ihm weiterentwickelt.

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1 Aufbau und Konstruktion

Zwischen Winkelprofilen wird eine Glaswand aus Wärmeschutzgläsern vertikal montiert. Mit diesen Profilen wird auch das Rahmenprofil einer Sonnenschutzvorrichtung gehalten, die in Form einer Scheibe aus halbtransparenten Solarzellen besteht und dem Sonnenstand automatisch nachgeführt wird. Die Glaswand setzt sich nach unten fort und mündet in eine zweite Winkelprofilkombination, die mit einem Schiebefenster und einer weiteren unter dem Fenster befindlichen Profilkombination verbunden ist. Vor dem Fenster werden horizontale Glasscheiben durch dieselben Profile gehalten und mit dem Frontglas luftdicht verklebt. Der Fassadenteil wird in bestimmte Abschnitte durch luftdicht verklebte Trenngläser unterteilt. Die Konstruktion kann auf die gleiche Weise für die gesamte Fassadenfläche weitergeführt werden. Die Lasten werden über die Stützen, Wände oder Decken nach statischer Berechnung in das Fundament geleitet. Die so entstehenden Abschnitte ähneln einem Glaskasten. Die horizontalen Scheiben des Kastens weisen oben lamellenartige und per Hand zu betätigende Abluftöffnungen und unten Zuluftöffnungen gleicher Bauart mit Filtern auf. In den unteren Scheiben sind Solarzellen integriert. Die Kabelleitungen befinden sich zum Teil in den Rahmenprofilen der Fenster bzw. des Sonnenschutzes und zum Teil in den Winkelprofilkombinationen.

2 Hauptfunktionen

2.1 Passive Solarenergienutzung

Durch die Solarstrahlen wird die Luft in dem o. g. Fassadenteil erwärmt. Da dieser transparente Fassadenteil der Fassadenebene vorgebaut ist, nimmt er mehrseitig die wärmenden Sonnenstrahlen auf, wodurch sich die darin befindliche Luft auch bei kalten Außentemperaturen relativ schnell erwärmen kann. Die so erwärmte und durch den Filter in der Zuluftöffnung gereinigte Außenluft kann durch das Fenster dem Raum zugeführt werden. Durch die Regulierbarkeit der Zu- und Abluftöffnungen kann die Temperatur der Luft in dem Fassadenteil sowie deren Strömungsgeschwindigkeit in den Raum beeinflusst werden. Wenn die Sonne scheint und die Zu- und Abluftöffnungen geschlossen sind, kann sich die Temperatur der eingeschlossenen Luft noch schneller erhöhen. In diesem Zustand kann das Fenster eine raumseitig warme Oberfläche aufweisen und das Raumklima positiv beeinflussen.

2.2 Aktive Solarenergienutzung

Die integrierten Solarzellen in der unteren horizontalen Ebene des Fassadenteils sowie in der gläsernen Scheibe der Sonnenschutzvorrichtung nutzen das Tageslicht und produzieren Strom. Da der Sonnenschutz automatisch mit Hilfe der integrierten Elektronik dem Sonnenstand nachgeführt wird, kann während der Nutzung immer der günstigste Winkel zu Sonnenstrahlen gebildet werden. Die Solarmodule der Sonnenschutzvorrichtung sind konstruktionsbedingt luftumspült, wodurch deren Leistungsgrad entsprechend erhöht werden kann.

3 Weitere Funktionen

3.1 Kühlung

Bei offenen Zu- und Abluftöffnungen strömt die Außenluft durch den o. g. Fassadenteil und wirkt wie ein Ventilator. Wird das Fenster geöffnet, kann die Raumluft gekühlt werden, ohne starke Zugerscheinung zu verursachen. Der Glaskasten wird sich auf diese Weise nicht aufheizen. Bei geschlossenem Fenster und offenen Zu- und Abluftöffnungen wird die Erwärmung des Raumes durch zwei Isolierschichten reduziert. Zum einen durch die luftdurchströmte Pufferzone, die durch den kastenförmigen Fassadenteil entsteht und zum anderen durch das Isolierglas des Fensters.

3.2 Lüftung

Durch das oben beschriebene Prinzip in dem System kann eine energie- und hygienerelevante Be- und Entlüftung der Räume erfolgen. Bei offener Abluftöffnung und geschlossener Zuluftöffnung kann durch das Öffnen des Fensters die zu wechselnde Innenraumluft nach außen entweichen. Der Fassadenteil wirkt in dieser Position als eine Art Schleuse und vermindert eine Zuglufterscheinung. Wird die Abluftöffnung geschlossen und Zuluftöffnung geöffnet, strömt durch den in der Zuluftöffnung befindlichen Filter gereinigte und durch Lamellen regulierbare Außenluft in den Raum.

3.3 Wärmeschutz

Durch das System kann sowohl ein sommerlicher als auch ein winterlicher Wärmeschutz erfolgen. Diese Funktionen basieren auf das für das System angewandte physikalische Prinzip. Durch den Glaskasten, also den vorgebauten Fassadenteil, wird eine Pufferzone mit isolierender Wirkung gebildet, wodurch eine Überhitzung der Räume im Sommer und Wärmeverluste durch Transmission im Winter reduziert werden können.

3.4 Schallschutz

Der von Außenraum eindringende Lärm kann durch den beschriebenen Pufferraum reduziert werden. Auch beim geöffneten Fenster kann eine Reduzierung der Außenlärmbelästigung verzeichnet werden.

3.5 Sonnenschutz

Der Sonnenschutz wird für einen Teil der Fassade durch die integrierten Solarzellen in der unteren Ebene des Fassadenteils gewährleistet und für den restlichen Teil durch eine Sonnenschutzvorrichtung, die auch als Photovoltaikanlage funktioniert. Die variabel wählbaren Solarzellen, opak und/oder halbtransparent, verhindern das Eintreffen der direkten Sonnenstrahlung in den Raum, können aber bei halbtransparenten Solarzellen einen Teil des Tageslichts nutzbar machen. Auf diese Weise ist auch ein Blendschutz für die Nutzer gewährleistet.

3.6 Tageslichtnutzung

Durch den hohen Anteil an Glas in der Konstruktion ist eine entsprechend hohe Transparenz und damit Tageslichtnutzung gegeben.

4 Weitere Varianten

Die in diesem Artikel geschilderten Glaswände sind für die Funktion des Systems nicht Zwangsläufig. Das solare Aktiv-Passiv-Energiegewinn-Fassadensystem lässt auch andere Außenwandvariationen zu. Sie können aus anderen Materialien und Konstruktionen bestehen. Der vorgebaute Fassadenteil, der Glaskasten, wurde hier als ein horizontaler Vorbau vorgestellt, kann aber aus gestalterischen Gründen auch vertikal konstruiert werden, ohne die beschriebenen Funktionen zu beeinträchtigen oder zu verhindern.

5 Praxis und Erfahrung

Das System wurde Ende 2009 patentiert und veröffentlicht. Zurzeit laufen Produktionsprozesse zur anschließenden Markteinführung in mehreren Ländern. Es fehlen daher bis jetzt realisierte Beispiele und damit praktische Erfahrungen und Dokumentationen. Voraussichtlich werden ab Mitte 2010 die ersten Realisierungen folgen.

6 Quellen und Links

• DPMA, Veröffentlichung 2009, München
• DPMA, Veröffentlichung 2006, München
• OA, Online-Artikel.de
• PA, PresseAnzeiger.de

7 Init-Quelle

Entnommen aus der:

• Wikipedia
• Löschdiskussion bei Wikipedia

Erster Autor: 93.213.29.84 angelegt am 25.03.2010 um 10:40,
Alle Autoren: Tetris L, Codc, 93.213.29.84

8 Andere Lexika

• Dieser Artikel wurde in der Wikipedia gelöscht.

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