Naturhistorisches Museum Mainz 

In einer Zeit der globalen Erderwärmung ist die Reduzierung der Kohlendioxidemissionen ein entscheidender Faktor bei der Wahl des Materials für ein Gebäude, aber auch für dessen Leistung im Verlauf des Lebenszyklus. Deshalb ist die Verwendung von Aluminium für jede Fassade die richtige Wahl. Sapa Building System hat sich außerdem zur Aufgabe gemacht, die Sonnenenergie als aktiven und auch passiven Energiespender in richtungsweisende Solartechnik in die Fassade zu integrieren, einen Pressebericht zu diesem Thema finden Sie hier.
Mit der CE- zertifizierten Pfosten-Riegel-Fassade Elegance52PV ist es den Entwicklern des Hauses Sapa gelungen, handelsübliche Solarmodule als Glas/Glas-Ausführung in die Fassade zu integrieren, ohne dass komplizierte Vorgänge bei der Fertigung als auch der Montage notwendig sind.

Mit wenigen Handgriffen und „normalem Produktionsprozess“ ist der Metallbau- oder Fassaden-
baubetrieb in der Lage, eine hochtechnisierte optisch ansprechende BIPV-Fassade zu bauen.

Als Beispiel dient eine Fassadenkonstruktion, die in Mainz bei dem Umbau des Naturhistorischen Museums verwendet wurde.

Eigens für das vom Architekten Schlemmer + Partner Mainz geplanten Fassadenkonzeptes der „unsichtbaren“ Kabelverlegung im Innenbereich des Gebäudes musste ein Profil mit innerer Kabelführung hergestellt werden. Die Standardversion, die Kabel in die wasserführende Ebene zu legen, kam dabei nicht in Betracht, da eine möglichst einfache Zugänglichkeit bzw. Revision der Kabel möglich sein sollte. Da die Aluminiumpfosten in Teilbereichen an Stahlträger montiert wurden, konnte eine rückseitige Verlegung der Kabel nicht erfolgen. Aus diesem Grund wurden Kabelkanäle mit Abdeckleisten seitlich im Pfosten eingelassen.

Um den Anforderungen des Architekten bezüglich der Verschattung und Durchsicht in der senkrechten Fassadenverglasung mit gleichzeitiger Stromerzeugung erfüllen zu können, sind Isoliergläser mit semitransparenter Dünnschichttechnik zur Ausführung gekommen.

 Diese sind in 2-fach ISO oder 3-fach ISO Gläser untergebracht

Diese Isoliergläser verfügen über einen seitlichen Kabelausgang. Diese konnten in Elegance52PV-Pfosten-Riegel-System problemlos integriert werden. Dabei halfen auch die Multi-Contact Steckverbinder, die bei allen Modulen seitlich montiert sind.

Dabei können mit den sogenannten ASI® Isoliergläsern alle üblichen Ug-Werte erreicht werden. Als Standard werden sie mit Argonfüllung und Low-e Beschichtung ausgeliefert. Damit wird ein U Wert von 1,1 W/m²K erreicht. Während der Betrachter von aussen nicht ins Gebäude hineinschauen kann, so ist dem Betrachter im Innern die Durchsicht nach aussen gegeben. Trotz der scheinbar kleinen Durchsichtgrade von nur 10 bzw. 20% hat der Betrachter die Möglichkeit, seine Umwelt von innen durch die Module zu 100% zu betrachten. Dabei wird gleichzeitig Strom erzeugt, von morgens bis abends, auch wenn nur diffuses Licht auf die Module fällt. Dies ist die besondere Eigenschaft der Dünnschichtzellen, die auch Teilbeschattungen vertragen können, ohne dass der Wechselrichter ausfällt.

Als weiteres Highlight wurde der Eingangsbereich des architektonisch sehr ansprechenden Kubus mit einer horizontal auskragenden Sonnenschutzlamelle aus Aluminium in das Pfosten-Riegel System integriert.

Hier kommt das System Elegance SC Solar Control zum Einsatz.

Passiver Nutzen

Das Elegance SC Solar Control System wurde als Ergänzung der Elegance52 entwickelt, um die ständig steigenden Energieanforderungen für Gebäudefassaden erfüllen zu können. Die große Glasfläche einer Vorhangfassade schafft eine größere Oberfläche, durch welche Sonnenstrahlen in das Gebäude gelangen. Um eine zu hohe Erwärmung des Gebäudes zu verhindern, kann Hochleistungsglas die Sonneneinstrahlung reduzieren. Um jedoch gleichzeitig eine angenehme Innenraumtemperatur zu bieten, werden in der Regel Kühlsysteme eingesetzt.

Durchschnittlich sind die Betriebskosten der mechanischen Kühlung eines Gebäudes drei Mal so hoch wie die der mechanischen Erwärmung. Die Einführung des Elegance SC Solar Control Systems kann die Wärmenutzung der Sonneneinstrahlung auf die Gebäudefassade deutlich reduzieren und damit die Erwärmung des Gebäudeinneren aufgrund der Sonnenstrahlen vermindern. Dank der niedrigeren Innenraumtemperatur lässt sich die mechanische Kühlung reduzieren, was niedrigere Energie- und Betriebskosten zur Folge hat. Als passive Solarsteuerungslösung mit minimalem Wartungsaufwand bietet das Elegance SC System nicht nur eine jährliche Kostenersparnis, sondern garantiert auch ein CO2-effizienteres Gebäude.

Mit der richtigen Positionierung kann das Elegance SC System dem Gebäudenutzer zusätzlichen Komfort bieten, da es ein Blenden durch die Sonne bei höherem Sonnenstand in den Sommermonaten reduziert und die Wärmenutzung der Sonneneinstrahlung in den Wintermonaten maximiert, wenn höhere Innenraumtemperaturen durch den niedrigeren Sonnenstand erreicht werden.

Was bedeutet das alles ?

Wärmenutzung der Sonneneinstrahlung bedeutet die Erhöhung der Temperatur eines Raums, Objekts oder einer Struktur aufgrund der Sonnenstrahlen. Das Maß der Wärmenutzung der Sonneneinstrahlung erhöht sich mit der Intensität der Sonnenstrahlen, lässt sich jedoch durch die Verwendung von Materialien reduzieren, welche die Sonneneinstrahlung abhalten. Objekte, auf die das Sonnenlicht trifft, absorbieren die Kurzwellenstrahlung des Lichts und leiten die Wärme mit längeren Infrarot-Wellen zurück. Treffen die Strahlen zwischen der Sonne und dem Objekt auf ein Material oder eine Substanz, die für kürzere Wellenlängen transparenter sind als für längere, ist das Nettoergebnis bei Sonnenschein eine Erhöhung der Temperatur, das heißt Wärmenutzung der Sonneneinstrahlung.

Sonneneinstrahlung ist Strahlungsenergie der Sonne aufgrund einer Kernfusionsreaktion die elektromagnetische Energie erzeugt.

Während der Begriff Strahlung negative Assoziationen hervorruft, und eine längere Aussetzung an UVStrahlung für Menschen schädlich sein kann, bietet Sonnenenergie an sich lebenswichtiges Tageslicht und Wärme, die von jeder intelligenten Gebäudekonstruktion begrüßt und genutzt werden sollten. Isolation ist das Maß der Sonneneinstrahlung auf eine Oberfläche. Es ist die Menge an Solarenergie, die ein bestimmtes Gebiet über einen bestimmten Zeitraum empfängt. Sie wird in der Regel als Watt pro Quadratmeter (W/m2) ausgedrückt. Solar Load (Solarladung) ist das Maß an Strahlung die durch einen Sichtbereich oberhalb des Raumbodens dringt. Mithilfe von Solar Load wird das Annehmlichkeitsniveau für die Menschen im Gebäude wiedergegeben.

Terminologie

Bei der horizontalen parallelen Beschattung wird eine Reihe horizontaler Lamellen über einander angebracht, die direkt an die vertikale Fassade anschließen.

Diese Konfiguration verhindert die Strahlung am effizientesten, wenngleich sich der Durchlässigkeitsgrad sowohl nach Winkel und Anordnung der Lamellen richtet, als auch nach dem Grad der Reflexion aufgrund der gewählten Farbe. Sie kann auch einen großen Teil des Tageslichts verhindern. Für nach Südwesten und Südosten ausgerichtete Fassaden verhindert ein Lamellenwinkel von 0° den größten Teil der Wärmeentwicklung aufgrund von Sonneneinstrahlung, und lässt gleichzeitig den Blick

nach außen zu. An nach anderen Himmelsrichtungen ausgerichteten Fassaden müssen die Lamellen stärker geneigt werden, um die Wärmeentwicklung aufgrund von Sonneneinstrahlung zu blockieren.