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Projekt Solar Energy Balanced Façade – Schenker Storens Innovation für eine neue Art der Wärmeeffizienz

Schenker Storen und das Institut für Bauingenieurwesen an der Hochschule Luzern (Technik und Architektur) haben sich zusammengetan und im Projekt «Solar Energy Balanced Façade» eine noch nie dagewesene Store für einen thermischen Fassadenprüfstand konstruiert. In dieser Anlage erforschen die beiden Projektpartner eine vielversprechende Alternative zu den gängigen Gebäudefassaden der Schweiz.

Wenn man mit dem Zug von Luzern über Horw fährt, kann man es von den Gleisen aus sehen: Auf einem Holzgerüst aufragend steht ein grosser, rechteckiger Kasten mit einer hohen Fensterfront, in der eine überaus spezielle Store montiert ist. Es handelt sich um den thermischen Prüfstand für das Projekt Solar Energy Balanced Façade, kurz SEBF, welcher aufgrund seiner Ähnlichkeit mit einem Vogelhaus von den Forschenden liebevoll das «Vogelnest» genannt wird. 

Im Projekt SEBF erforschte das Institut für Bauingenieurwesen (IBI) mit dem eigens für das Projekt gebauten thermischen Prüfstand eine neue Art der passiv-adaptiven Wärmespeicherung einer Doppelhautfassade, um dadurch den Energiehaushalt eines Gebäudes positiv zu beeinflussen. Sprich, es soll im Winter wärmespeicherndes Material im Brüstungsbereich der Fenster Wärmeenergie durch die Sonne aufnehmen und diese in der Nacht an den luftdichten Fassadenzwischenraum wieder abgeben. 

So sei es primär die gespeicherte solare Wärmeenergie, die durch die Fensterscheibe nach aussen entschwindet, und nicht die Heizenergie aus dem Innenraum. Die Wärme in den Innenräumen bleibe so besser erhalten, was die erforderliche Heizungsleistung reduziere und die Energiebilanz des Gebäudes verbessere.

Und dies funktioniert, berichtet Thomas Wüest stolz, wissenschaftlicher Mitarbeiter beim IBI und geistiger Vater des Projekts SEBF, als er sich auf die Auswertung der Messdaten bezieht. Mehr noch, es habe sich herausgestellt, dass dieses System im Sommer einen noch wesentlicheren Beitrag zur effizienten Kühlung der Innenräume beisteuert als ursprünglich angenommen. Im Sommer sorgt der Speicher dafür, dass sich die Doppelhautfassade nicht zu sehr erwärmt, indem er die Sonnenwärme einfängt und speichert, führt Thomas Wüest aus. Somit müssten die Innenräume weniger gekühlt werden, was sich wiederum positiv auf die Energiebilanz des Gebäudes niederschlage.

Dies ist die positive Bilanz nach dreieinhalb Jahren Forschung. Doch bis diese gezogen werden konnte, galt es für das Team des Projekts SEBF zahlreiche unterschiedliche Hürden zu überwinden. So werden z.B. heutige moderne Doppelhautfassaden in der Regel belüftet. Damit dieser Ansatz aber funktionierte, durfte die Prüffassade in keinster Weise belüftet sein. Darum wurde zu Beginn des Projekts auf ein sehr junges Fassadensystem zurückgegriffen, die sogenannte Closed-Cavity-Fassade (CCF), die einen luftdichten Fassadenzwischenraum vorsieht. Des Weiteren bedurfte es einer Möglichkeit, den Licht- und damit Wärmeeinfall auf den Speicher zu regulieren, ohne die das System nicht funktionieren kann. Da bei der SEBF der Speicher im Brüstungsbereich liegt und der Lichteinfallbereich für diesen Bereich gesondert und unabhängig der restlichen Fensterfläche gesteuert werden soll, entstand die Idee einer aufwärts fahrenden Store. Damit kann der Speicher abgedeckt werden, während die restliche Fensterscheibe weiterhin den Blick nach draussen frei gibt. Umgekehrt kann die Store oben Sicht- und Blendschutz bieten, während der Speicher unten weiterhin Sonnenwärme tankt. Eine derartige Store, die sämtliche Ansprüche des Projekts erfüllt, war jedoch etwas sehr Ausgefallenes. Darum wurde nach einem innovativen Storenhersteller gesucht, der die entsprechenden Ressourcen und den Willen aufbringen konnte, diese spezielle Herausforderung zu meistern.

«In Schenker Storen haben wir diesen innovativen Storenhersteller gefunden»
berichtet Thomas Wüest.

Eine Store für die Solar Energy Balanced Façade

Die Tüftler der Innovationsabteilung Schenker Storen hat angesichts dieser speziellen Herausforderung der Ehrgeiz gepackt. Es galt nicht nur, ein Storensystem zu entwickeln, das sich für die relativ neue und eigentümliche Closed-Cavity-Fassade (CCF) eignet, die völlig andere Anforderungen als herkömmliche Fassaden- und Fenstertypen stellt, sondern dies auch noch möglichst unkompliziert und innert kürzester Zeit. Abgesehen davon, dass dies eine der ersten gebauten gegenläufigen Storen überhaupt ist, die sich sowohl von oben als auch von unten schliessen lässt.

Um möglichst unkompliziert und rasch eine Beschattungslösung zu bieten, wurden bestehende Komponenten für die anspruchsvollen Umgebungsbedingungen gewählt. Der technische Ansatz ist in mehreren Brainstormings und in Absprache mit dem IBI entstanden, so   Thomas Stöckli, Leiter der Innovationsabteilung Schenker Storen. Letztendlich war die Lösung, einen Prototypen zu bauen, der auf unserer bewährten Economy-Raffstore 70 aufbaut. Nur dass diese zwei statt nur eine Store besitzt. Die obere funktioniert   normal, während die von unten mit einer Feder vorgespannt ist. Der Federzug wird über Rollen umgeleitet, so dass die oberste Lamelle, also die Endschiene, permanent nach oben gezogen wird. Dies ersetzt sozusagen die Schwerkraft, aber nur nach oben statt nach unten. Der Motor bewegt dann die oberste Lamelle gegen die Federkraft nach unten und oben, womit sich durch die Tragschnüre sämtliche Lamellen nach oben und unten bewegen.

So entstand ein neuer Prototyp, eine gegenläufige Store, die die Möglichkeit bot, den Wärmespeicher und die übrige Fensterfläche unabhängig voneinander zu beschatten. Sie wurde in zweifacher Ausführung gemeinsam vor Ort im thermischen Prüfstand verbaut und über ein knappes Jahr hinweg zusammen mit dem gesamten Wärmespeichersystem durchgehend getestet. Die Ergebnisse sprechen für sich.

«Es fasziniert uns, wie Thomas Wüest seine Messungen realisiert hat, und dass mit seiner SEBF ein zusätzliches Energiesparpotential identifiziert wurde»
betont Thomas Stöckli.

Innovationen der Zukunft

Das Innovationsteam von Schenker Storen hat sich bereits in der Vergangenheit mit dem Thema CCF und auch mit Elementen, die man von unten nach oben bewegen kann, befasst. Es gab so wesentliche Erfahrungswerte, die man bei diesem Projekt beisteuern konnte. Auch die beim SEBF-Projekt gesammelten Erfahrungen werden potentiell in weitere Entwicklungen einfliessen, wie Thomas Stöckli betont. Denn Schenker Storen verfolgt mit absoluter Bestimmtheit das Thema Energie und den Einfluss des Sonnenschutzes auf den Energiehaushalt von Gebäuden.

Sonnenschutzvorrichtungen gewährleisten bereits heute die Anpassung von Energie- und Lichteintrag von transparenten Bauteilen, wie Fenster und Verglasungen, an die jeweiligen Wetterbedingungen. Dies ist in der heutigen Zeit umso wichtiger, da die Bautendenz immer mehr in Richtung raumgrosse Fenster und grossflächige Verglasung geht. Sinnvoll geplante Anlagen können im Winter Heizkosten senken und im Sommer aktives Kühlen vermindern. So sind zahlreiche Produkte bei Schenker Storen Minergie-zertifiziert und werden zusammen mit Smart-Home-Lösungen für eine effiziente und komfortable Steuerung angeboten. Schenker Storen versteht sich als Innovationstreiber, um die Sonnenschutztechnologie der Gegenwart und Zukunft im Zeichen der Energieeffizienz und Nachhaltigkeit zu gestalten.

Darum hat Schenker Storen das innovative und vielversprechende Projekt SEBF des IBI auch unentgeltlich unterstützt, wie Thomas Stöckli klarstellt, und selbstverständlich begleitet Schenker Storen das Projekt von Thomas Wüest auch weiterhin.

Effizient, wenig störanfällig und erschwinglich – High Impact with Lowtech

Zahlreiche Forschende konzentrieren sich mehr auf neue Technologien, und die Weiterentwicklung bestehender Technologien wird dabei eher «vernachlässigt», wie Thomas Wüest erklärt. Beim SEBF-Projekt sowie beim Storen-Prototyp wurde daher versucht, sich so weit wie möglich auf Lowtech-Ansätze bewährter Technologien abzustützen.

«Komplizierte und gegebenenfalls fehleranfällige Technik sollte dabei vermieden werden, oder zumindest intelligent eingesetzt und gesteuert werden», so Herr Wüest. Der experimentell eingebaute Wärmespeicher z.B. sei nichts mehr als ein schwarz lackierter und mit verdicktem Wasser gefüllter Aluminiumtank. Aber die Experimente lieferten dennoch bereits beeindruckende Ergebnisse, betont Thomas Wüest mit einem Schmunzeln.

Der Storen-Prototyp von Schenker Storen reflektiert und unterstützt diese effiziente und wirtschaftliche Lowtech-Haltung von Thomas Wüest. Darum wurde auf die bewährte und einfach gehaltene Technologie der Economy-Raffstore zurückgegriffen und diese entsprechend weiterentwickelt.

Der positive Effekt einer solchen passiv-adaptiven Wärmespeicherung in einer Doppelhautfassade konnte somit theoretisch und praktisch bewiesen werden. Der Erfolg des Projekts SEBF spricht für den Ansatz «High Impact with Lowtech». Thomas Wüest gibt sich diesbezüglich optimistisch. „Viele Forschungsprojekte bewegen sich nun in eine ähnliche Richtung: weg von komplexen Hightech-Lösungen hin zu robusten und smarten Lowtech-Anwendungen – auch hinsichtlich grauer Energie.“

Die Minergie-zertifizierten Sonnenschutzprodukte von Schenker Storen erfüllen höchste Anforderungen an eine optimale Wärmedämmung und leisten ihren Beitrag für einen energieeffizienten und nachhaltigen Fassadenbau. Mehr zum Thema können Sie hier lesen.