Steckbrief

Funded by BMWK

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Was ist eine VHF bzw. Solar-VHF?

Abbildung: Aufbau Solar-VHF (Quelle: FVHF)
Eine Vorgehängte Hinterlüftete Fassade (VHF) ist ein bewährtes Fassadensystem, bei welchem die äußere Fassade mit speziellen Befestigungselementen an bzw. vor der tragenden Wand angebracht ist, so dass eine hinterlüftete Luftschicht entsteht. Dies bietet gestalterische und bauphysikalische Vorteile.
Bei einer solarthermisch aktivierten, Vorgehängten Hinterlüfteten Fassade (Solar-VHF) sind an der Fassadeninnenseite Rohrleitungen angebracht (s. Abbildung). So wird das Bekleidungselement thermisch aktiviert, ohne dass dies von außen sichtbar ist. Hierdurch wird die Nutzung der Fassade als Wärmequelle (solare Einstrahlung und Umweltwärme) ermöglicht. Sie ermöglicht damit Energieerzeugung an der Fassade ohne einen erkennbaren Eingriff auf die architektonische Wirkung des Gebäudes.

Gestaltungsmöglichkeiten

Durch die unsichtbare Integration der solarthermischen Komponenten in der Solar-VHF bleiben die gestalterischen Vorteile und Freiheiten einer VHF erhalten. Dies gilt auch für die Farbgestaltung der Fassaden, wobei ein dunklerer Farbton vorteilhaft für die solaren Wärmeerträge ist.

Im Forschungsprojekt „Solar-VHF“ wurden die folgenden Materialien untersucht und erprobt:

  • Metall,
  • Glas (Einfachverglasungen und Isoliergläser),
  • Beton

untersucht und erprobt.

Abbildung: Auszug der farblichen Gestaltungsmöglichkeiten der Werkstoff Beton und Metall (Quelle: Fraunhofer IBP)

Einbindung bzw. Anlagenkonzept
Aufgrund des Temperaturniveaus ist für den wirtschaftlichen Einsatz der Solar-VHF in den meisten Fällen die Kombination mit einer Sole-Wasser-Wärmepumpe erforderlich. Je nach Temperaturniveau kann die Wärme hierbei als direkte Wärmepumpenquelle oder zur Regeneration von Erdreichquellen bzw. Eisspeichern genutzt werden. Die Regeneration der Erdreichquelle durch die Fassaden ermöglicht dabei eine signifikante Größenreduktion des Erdwärmesondenfeldes. Hierdurch wird der Einsatz von Sole-Wasser-Wärmepumpen auch in dicht bebauten Gebieten bzw. bei kleinen Baugrundstücken ermöglicht.

Abbildung: Beispielhafte Einbindung einer Solar-VHF in das Anlagenkonzept einer Sole/Wasser-Wärmepumpe (Quelle: Fraunhofer IBP)

Jährliches Ertragspotential

Abbildung: Theoretischer Jahresertrag unterschiedlicher Fassadentypen in Abhängigkeit der Betriebstemperatur und die dazugehörigen Anwendungsbereiche. Simulationsergebnisse für Süd-ausgerichtete Fassaden mit Wetterdatensatz vom Standort Würzburg. Vergleich mit einem konventionellen fassadenmontierten unabgedeckten Solarkollektor (Quelle: ISFH)

Je nach konstruktivem Aufbau, Farbgestaltung und verwendetem Bekleidungsmaterial lassen sich mit einer Solar-VHF unterschiedliche Erträge und Temperaturniveaus erreichen. Fassaden ohne zusätzliche transparente Abdeckung entsprechen in ihrem Verhalten dabei annähernd unabgedeckten Solarkollektoren und sind daher besonders für die Nutzung von Umweltwärme auf einem geringem Temperaturniveau geeignet. Aufbauten wie die Isolierglas-Fassade erreichen bei solarer Einstrahlung auch höhere Temperaturniveaus, wodurch sich die Wärme auch zur direkten Warmwassererzeugung einsetzen lässt.

Als Quelle für Wärmepumpen bieten sich Temperaturen zwischen -10 °C und 25 °C an. Werden die thermisch aktivierten Fassaden durch die Wärmepumpe unter die Taupunkttemperatur abgekühlt, können Kondensation oder Vereisung an der Fassadenoberfläche auftreten. Ein Effekt, der ggf. aus ästhetischen Gründen nicht gewünscht ist.

Temperaturen über 10 °C eigenen sich bereits zur Regeneration oder Erwärmung von Erdsondenfelder oder Eisspeicher.

Temperaturen über 25 °C können zur direkten Beheizung bzw. TWW-Vorerwärmung verwendet werden.

Arbeitsschritte bei der Erstellung einer Solar-VHF

1) Die Bekleidungselemente inklusive der integrierten Wärmetauscher werden analog zur VHF im Werk gemäß den planerischen Vorgaben (Elementgrößen, optische Gestaltung) vorkonfektioniert.

2) Vor der Montage der Bekleidungselemente an der Fassade werden die Rohrleitungen zum Anschluss der Solar-VHF-Elemente an der Fassade verlegt (in der Regel im Bereich des späteren Hinterlüftungsraumes, zwischen Bekleidung und Wanddämmung)

3) Es folgt die Montage der Bekleidungselemente an der Fassade. Diese ist im Wesentlichen identisch mit den Arbeitsschritten einer VHF. Einziger Unterschied ist, dass ein Heizungsmonteur vor Ort ist, welcher die Anschlussarbeiten der einzelnen Elemente an das Rohrnetz übernimmt.