Wertvolle Gebäudehülle

Besonders schick sollte es sein, das neue Kundencenter der Firma Arburg. Und was sich ökonomisch vielleicht noch nicht rechnet, macht deshalb trotzdem Sinn. Denn wegen der Brandschutzvorschriften konnte der Bauherr seinen Neubau nicht rundum verglasen. Ausgerechnet die Südfassade oberhalb der Produktionshalle musste Arburg geschlossen ausführen. „Den Glascharakter auf der opaken Wand haben wir mit Photovoltaik hergestellt“, erklärt Wolfgang Mast, Abteilungsleiter für Gebäudetechnik. In Form einer vorgehängten, hinterlüfteten Fassade, die außerdem Strom liefert. „Es war aber nicht einfach ein Photovoltaikbauprodukt für die Fassade zu finden“, sagt Mast.

Nicht nur bei Arburg sollte die Fassadenanlage besonders schick aussehen. Durch die Fassade zeigt das Gebäude sein Gesicht. Im Fall eines Gewerbebaus ist sie das Aushängeschild des Unternehmens, das jedem Besucher sofort ins Auge fällt. Bei der Wahl der Module und des Montagesystems für Fassaden spielen deshalb andere Kriterien eine Rolle als bei den nicht sichtbaren Aufdachanlagen. Neben der Stromerzeugung muss die Anlage auch typische Funktionen der Gebäudehülle übernehmen, wie zum Beispiel Witterungs-, Schall- und Sonnenschutz. Entsprechend unterschiedlich sind die Modelle in der Tabelle auf Seite 76 und 77.

Zwei Fassadentypen

Bei Kaltfassaden sind die Module die Außenwandbekleidung, hinter der sich die Gebäudedämmung oder die Rohbauwand befindet. Dafür benötigt man typischerweise eine Unterkonstruktion aus Stahl oder Aluminium, die an der Außenwand befestigt wird. Nicht nur im Neubau, sondern auch bei der Sanierung von Verwaltungsgebäuden und großen Wohnhäusern kommen häufig vorgehängte Fassaden zum Einsatz.

In der Warmfassade dagegen ersetzen die Module die komplette Außenhaut. Beispielsweise in einer Pfosten-Riegel-Konstruktion als Isolierglasmodule mit den gleichen Wärmedämmeigenschaften wie eine konventionelle Isolierverglasung. Die semitransparenten Module können das gläserne Gebäude zusätzlich vor Überhitzung schützen, da sie nur einen Teil des Sonnenlichts in die Räume hineinlassen.

Die Kriterien für die Wahl des geeigneten Systems lassen sich noch weniger allgemein formulieren als bei Aufdachanlagen. Das zeigt auch die Realisation der Fassade der Firma Arburg, die Kunststoff-Spritzgießmaschinen herstellt. Die Module, mit denen das Unternehmen bei der eigenen Aufdachanlage bereits gute Erfahrungen gemacht hatte, waren für eine Fassadenmontage nicht zugelassen, da sie nicht mit Sicherheitsglas gebaut sind. Gebäudetechniker Mast suchte daraufhin elegantere, rahmenlose Glaselemente und wurde bei Solarwatt fündig. Das ALW-Fassadensystem – auf Grundlage der in Architektenkreisen bekannten Fassadenhalterung AL Wall – ermöglichte die schuppenartige Anordnung von 144 Glas-Glas-Laminaten im Querformat an der Südfassade des Kundencenters.

Schuppenförmig mit Solarwatt

Die schuppenförmige Anordnung der Module hat den Vorteil, dass das Regenwasser leicht abfließt und die Module von allen Seiten gut hinterlüftet werden. Durch die rahmenlose Bauweise finden Blütenstaub und Moos keinen Halt. Ein breiter Randbereich oben und unten sorgt dafür, dass die Module durch die Überlagerung keine darunter liegenden Zellen verschatten. Bei Arburg wurden pro Modul zwei Doppelhalterungen auf einer Aluminiumunterkonstruktion verschraubt. In die obere Nut eingeführt, wurden die Laminate dann auf den Halterungen an der Unterkante aufgestellt. Anschließend fixierte der Installateur die Glaselemente unten mit zwei Klemmen. Die Module sind speziell für die hohen Windlasten an der exponierten Stelle ausgelegt. Nötig war eine Sonderanfertigung mit insgesamt 15 Millimeter dickem Glas. Außerdem haben die Architekten die Fassadenbreite des Kundencenters exakt auf das Modulraster abgestimmt.

Nicht nur Solarwatt setzt auf eine geschindelte Bauweise der Fassadenverkleidung. Auch beim Montagesystem SE-Edel von SE-Consulting bei Freiburg werden die rahmenlosen Module mit jeweils vier s-förmigen Klemmen an zwei senkrecht verlaufenden Profilen befestigt. Die Laminate überlappen sich dadurch um etwa einen Zentimeter. Das Montagesystem wird im Abstand von drei Zentimetern zur fertig gedämmten Fassade erstellt. Dabei setzt SE-Consulting bei allen Komponenten auf das Material Edelstahl, aus dem auch die Montageschienen gefertigt sind.

Mehrere Systeme konkurrieren

Mit dem ALW-Fassadensystem und dem SE Edel werden die Module punktförmig gelagert.

Die Übersicht enthält außerdem Systeme, in denen diese linienförmig lagern. In beiden Fällen ist die Befestigung zwangsläufig sichtbar. Architektonisch besonders interessant sind Systeme mit einer unsichtbaren Befestigung der Module an der Unterkonstruktion, wie zum Beispiel das PV-Tec-2000 von Soltech.

Bei dem Soltech-System wird eine Schiene waagerecht auf die Wand oder auf Abstandelemente geschraubt. Um die Laminate unsichtbar befestigen zu können, wurde zuvor ein sogenannter Hinterschnittdübel in das Rückseitenglas eingesetzt. Diese Dübel werden direkt in die Schienen eingehängt. Auch Standardmodule können auf diese Weise mit einem am Modulrahmen verschraubten Einhangbeschlag unsichtbar aufgehängt werden. Ob sichtbar oder unsichtbar ist bei Soltech keine Frage des Systems, sondern der Planung. Neben der unsichtbaren Montage sind mit PV-Tec-2000 auch die sichtbare Punktbefestigung und die Klemmleistenmontage mit oder ohne Fugenversiegelung möglich.

Nicht nur Montagegestellhersteller, auch zwei Firmen, die Kupfer-Indium-basierte CIS-Dünnschichtmodule produzieren, haben eigene Systeme entwickelt und diese Ende Mai auf der Intersolar vorgestellt. Das kommt nicht von ungefähr. CIS gilt als besonders geeignet für den architektonischen Einsatz, da die Module eine homogene schwarze Oberfläche bilden. Bei beiden Produkten sind die rahmenlosen Laminate mit einer Grundplatte verklebt, die in eine Unterkonstruktion für Kaltfassaden eingehängt wird.

Das eine System mit dem Namen Artline invisible hat Würth Solar zusammen mit Stoverotec, einem Hersteller von Fassadensystemen, für vorgehängte, hinterlüftete Fassaden mit CIS-Modulen entwickelt. Die rahmenlosen Dünnschichtmodule aus eigener Produktion werden dabei auf eine Trägerplatte aus Glasgranulat geklebt. Auf der Rückseite der Trägerplatte sind Metallwinkelschienen, sogenannte Agraffen, aufgeschraubt. Mit den Agraffen werden die Fassadenelemente in die waagerechte Schiene der Unterkonstruktion eingehängt. Dadurch ergibt sich ein homogenes Erscheinungsbild der Gesamtfassade. Neben den bekannten schwarzen Paneelen bietet Würth Solar nun auch Module in den Farben rot, grün, gelb, blau und weiß an. „Die allgemeine bauaufsichtliche Zulassung der Fassadenelemente ist in Arbeit“, sagt Produktmanager Timo Bauer. Eine Referenzfassade stellte Würth gerade beim Zulieferer Manz in Reutlingen fertig.

Das andere System hat Sulfurcell mit der Firma Goldbeck entwickelt. Die Firma setzt es beim eigenen Neubau ein, der gerade in Berlin-Adlershof entsteht. Sie nutzt dabei eine im Gewerbebau häufig verwendete Kassettenfassade aus Metall, bei der Blechelemente in eine Unterkonstruktion eingehängt werden. Die Kassettenränder greifen ineinander und bilden eine geschlossene Fläche. Im gewerblichen Bau werden solche Fassadenkassetten gern verwendet, da sie die Isolation witterungsbeständig abdecken und Regenwasser kontrolliert abführen. Für das Fassadenmodul SCG-HV-CC wird ein rahmenloses Laminat auf solch eine Blechkassette aufgeklebt. Eingehängt in die Unterkonstruktion entsteht eine homogene, schwarze Glasfläche im Raster 650 auf 1250 Millimeter, die durch sehr schmale Fugen besticht. Mit 19 Kilogramm ist das Modul noch um einiges leichter als das Artline invisible von Würth, das es auf 32 Kilogramm bringt.

Billiger mit Standards

Solarstromfassaden sind häufig Sonderanfertigungen. Das ist möglich, wenn die Ästhetik im Vordergrund steht und der Preis nicht die entscheidende Rolle spielt. Es gibt jedoch auch preiswertere Möglichkeiten. Drei Systeme in der Tabelle sind direkt für die Integration von gerahmten Standardmodulen ausgelegt.

Click Fit der niederländischen EsdecPV ist ein schlichtes Produkt, das ohne Blendleisten auskommt. Für eine einfache und schnelle Montage werden hinten am Modulrahmen je vier Aufhängebuchsen aufgeschraubt, die der Monteur in die zwei waagerecht an der Fassade montierten Profilschienen einhängt. Anschließend verschraubt er die Module mit Klemmen auf der Unterkonstruktion. Die senkrecht stehenden Module werden im Abstand von sieben Millimetern zueinander montiert, wie es beispielsweise auch bei Keramikfassaden üblich ist. Siko Solar aus Jenbach im österreichischen Zillertal und die norddeutsche SEN bieten Komplettsysteme inklusive Anschlussblechen und Abdeckleisten an. Sowohl beim „Schnellmontagesystem“ von Siko Solar als auch beim Sol50 von SEN werden Querträger auf vertikale Profile aufgeschraubt. Für die linienförmige Lagerung werden die Solarpaneele zuerst oben in die Nut eingeführt, dann senkrecht in die untere Nut heruntergeführt. Damit sie nicht verrutschen, werden die Module mit einer Abschlusskappe an beiden Seiten des Querträgers fixiert.

Warmfassaden sind anders

Warmfassaden folgen einem grundsätzlich anderen Konstruktionsprinzip, da das in die Fassadenkonstruktion eingesetzte Glas die Gebäudehülle bildet. Glas-Glasmodule aus Verbundsicherheitsglas oder in Isolierglasausführung können im Prinzip in jedem Pfosten-Riegel-Fassadensystem verbaut werden.

Die Glas-Glas-Module werden immer als Sonderanfertigung in den gewünschten Maßen passend zum Fassadensystem hergestellt. Die Kabel verlaufen in den Zwischenräumen unter den Modulen. Beim Fassadensystem Iso-Hermetic-60N-BIPV von RP Technik aus dem westfälischen Bönen ist ein großzügiger Kabelkanal im Profil integriert. Die Kabel verlaufen an der Innenseite der Fassade. Damit sind sie jederzeit zugänglich. Da alle Profile des Iso-Hermetic aus bandverzinktem Stahl bestehen, sind mit diesem Fassadensystem Rastermaße bis zu 2,44 mal 5,10 Meter realisierbar. Wie bei Fassadenglas üblich, werden die Glas-Glas-Module für die Montage in die Rahmen eingestellt und dort eingespannt. Im Gegensatz dazu werden die Module bei Altec Solar vor der Montage mit einem Spezialrahmen aus Aluminium und Kunststoff versehen. An jeweils vier integrierten Haken werden die Module in das Pfosten-Riegel-System Ribic System eingehängt.

Ob nun Warmfassade oder vorgehängte Fassade – je nach den baulichen Gegebenheiten und der Architektur kann das eine oder das andere Prinzip für ein Gebäude sinnvoll sein. Auch die Renditerechnung ist jedes Mal anders. Die Kosten des Fassadenbauteils, dessen Material man sich spart, kann man bei den Modulkosten gegenrechnen. Und ein Modul ist nur um etwa ein Drittel teurer als das entsprechende Glas und sogar billiger als polierter Stein.

Das Beispiel von Wolfgang Mast und der Firma Arburg ist durchaus typisch für die Fassadenintegration von Photovoltaikanlagen. Die Erträge in der Senkrechten betragen zwar immer noch rund 70 Prozent im Vergleich zu einer optimal ausgerichteten Dachanlage. Doch auch wenn die Anlage über 20 Jahre hinweg regelmäßige Einkünfte erwirtschaftet, reicht das nicht für eine gute Rendite. Trotzdem werden Fassaden aus oder mit photovoltaischen Modulen bereits seit Jahren gebaut. Denn „die Fassadenanlage bringt auf jeden Fall einen Imagegewinn für das Unternehmen“, sagt Mast.

Diese Tabelle wurde nach Herstellerangaben erstellt. Abkürzungen: R – gerahmte Module, rl – rahmenlose Module, kr – kristalline Module, D – Dünnschichtmodule.

Die Fotos und Zeichnungen wurden von den Herstellern zur Verfügung gestellt und leicht bearbeitet.