GIST – Entw. modularer hocheffizienter therm. Großflächenkollektoren & deren aktive od. passive Integration in die Gebäudehülle

Der vorliegende Bericht dokumentiert und beschreibt die Ergebnisse des Experimentellen Entwicklungsprojektes GIST aus der vierten Ausschreibung des Programmes Neue Energien 2020 des Klima- und Energiefonds des Bundes.

Das Forschungsprojekt hat zum Ziel, eine effiziente und anwendungsoptimierte Lösung für modular aufgebaute, gebäudeintegrierte Großflächenkollektoren hinsichtlich Funktionalität, Design und Langlebigkeit zu entwickeln und  deren energetische Effizienz durch intensive Nutzung der Synergiepotenziale zwischen Solarkollektor und massiver Strukturen in der Gebäudehülle zu erhöhen. Die technischen und wirtschaftlichen Forschungsziele orientieren sich dabei an der Entwicklung einer optimierten Rückwanddämmung sowie einer neuartigen Dämm-, Belüftungs- und Verklebetechnik zur wesentlichen Steigerung der energetischen Effizienz des Kollektors. Die modulare Bauweise, welche über die Entwicklung einer neuen Verbindungstechnik optimal auf variierende Fassadenstrukturen angepasst werden kann, unterstützt die Zielsetzung einer planebenen, designorientierten Fassadenintegration. Dies soll einerseits die planerische und architektonische Akzeptanz gegenüber bisherigen Systemen verbessern, aber auch bestehende Probleme mit Feuchtigkeitsdiffusion und damit verbundener Kondensation im Kollektor weitgehend vermeiden. Material- und fertigungstechnologische sowie simulationstechnische Untersuchungen zur optimalen Integration des Kollektors in die Gebäudehülle bilden ein weiteres wichtiges Forschungsziel zur Nutzung der energetischen Wechselwirkung zwischen beiden Systemen.

Die aktuelle Situation im Bereich thermischer Solar – Großkollektoren ist stark von einem dynamischen Markt- und Technologieumfeld geprägt. Trendstudien zeigen, dass Zuwachsraten entweder durch Strategien in der Kosten- und Prozessoptimierung oder über innovative Produktentwicklung erreicht werden können. Dies insbesondere dann, wenn neben der kollektorbezogenen Effizienzentwicklung Aspekte der Gebäudeintegration in den Entwicklungsprozess mit einbezogen werden.

Die dafür notwendige Methodik umfasst die Entwicklung der Solar – Kollektortechnologie (Simulation, Konstruktion, Prototypenbau, Testverfahren), sowie eine Adaption der Wandelemente zur Kollektorintegration (Komponenten, Konstruktion, Testverfahren) und deren Prototypenbau (Aufbau, Optimierung, Versuchsanordnung). Energetische Potentiale durch einen verbesserten Kollektorwirkungsgrad sowie Auswirkungen der Integration auf den Jahresenergieverbrauch unterschiedlicher Gebäudestandards werden anhand umfangreicher Simulationsstudien untersucht.

 Die Erkenntnisse aus dem vorliegenden Projekt bieten die Grundlage für zukünftige Projektvorhaben der beteiligten Partner speziell für architektonisch betonte Fassadenintegration von Solarthermieanlagen.

Im Besonderen für:

• Einfamilienhaus-, Industrie- und Bürobauten
• Öffentliche Bauten, hier vor allem Sporthallen und Bäder
• Bauwerke mit ästhetische Architektur
• Warmwasser- sowie Heiz/Kühlsysteme auf Basis regenerativer Energieerzeugung

Die Erkenntnisse umfassen dabei sowohl Neuerungen in der Kollektorentwicklung als auch im Fertigungsprozess der Betonfassaden und der Integration des Kollektors in selbige. Durch simulationstechnische Entwicklungsunterstützung können außerdem neue Verfahren in der Modellierung und Simulation nicht hinterlüfteter, fassadengekoppelter Kollektoren aufgezeigt werden. Dadurch ist es möglich, umfassende Jahresenergiebilanzen für unterschiedliche Gebäudestandards und Standorte zu erstellen und auszuwerten. Besonders für planerische Aspekte ist dies von großer Bedeutung.

Die Projektergebnisse sollen die Umsetzung effizienter und wirtschaftlich optimierter Fassadenkollektorsysteme ermöglichen. Im Besonderen soll dabei die energetische Wechselwirkung zwischen Kollektor und Fassade für eine Effizienzsteigerung sorgen. Ebenso setzen die gestalterischen Projektaspekte neue Maßstäbe im gebäudeintegrierten GIST-Fassadenbau.