Nur geklebt

Im Rahmen eines Forschungsprojektes haben das Bauunternehmen Ed. Züblin AG und die KÖMMERLING CHEMISCHE FABRIK GMBH mit moderner Klebtechnologie Photovoltaikmodule ohne zusätzliche mechanische Sicherung in eine Fassade integriert.

Ab 2020 sollen alle Neubauten in den Mitgliedsstaaten der Europäischen Union so viel Energie erzeugen, wie sie verbrauchen. Um die strengen EU-Richtlinien umzusetzen, sind Photovoltaikanlagen gefragt, da sie gebäudenah erneuerbare Energie erzeugen und dabei emissions-, lärm- und wartungsarm sind. Der Nachteil bisheriger sogenannter Building Integrated Photovoltaics (BiPV): Die Standardisierung der Elemente macht eine individuelle Fassadengestaltung schwierig. Zudem wirken Rahmen und mechanische Befestigungen herkömmlicher Module optisch störend. Aber es sind auch ästhetisch ansprechende, maßgeschneiderte Lösungen möglich: Am Züblin Gebäude Z3 in Stuttgart konnte 2017 im Rahmen des EU-geförderten Forschungsprojektes "Construct PV" eine geklebte Photovoltaik-Fassade mit Siebdruckmuster realisiert werden. Dank eines speziellen, lastabtragenden Klebstoffs von Kömmerling fügen sich die Elemente ganz ohne mechanische Zusatzsicherung harmonisch in die Architektur ein. Die Installation der Photovotaik-Module an der Südfassade des Z3 war der Höhepunkt des Projekts "Construct PV", das bereits 2013 initiiert, und von der Ed. Züblin AG koordiniert wurde. Ziel war es, beispielhafte Anwendungen effizienter und kostengünstiger gebäudeintegrierter Photovoltaik für opake Flächen in der Gebäudehülle zu entwickeln. Das niederländische Architekturbüro UN-Studio entwarf dazu zunächst eine Musterfassade, mit bereits bestehenden Möglichkeiten der Gebäudeintegration. Eine der gezeigten Fassadentypen stellte die vorgehängte hinterlüftete Fassade dar - wie die des  Bürogebäudes Z3 auf dem Züblin-Campus in Stuttgart.

Keine zusätzlichen Befestigungen

Das Z3 wurde 2012 nach Plänen von MHM architects aus Wien fertiggestellt. Als Niedrigstenergie-Gebäude ist es mit einem DGNB-Zertifikat in Gold ausgezeichnet. Charakteristisch für den Bau sind die vor- und zurückspringenden 18 Meter hohen Lisenen aus brettschichtverleimtem, unbehandeltem Lärchenholz, die zur Verschattung beitragen. Sie stehen im Kontrast zu dazwischen liegenden, dunkel wirkenden Fassadenstreifen, bei denen sich Fenster und graphitgraue Glasbrüstungen abwechseln. Die Brüstungen aus ESG-Scheiben wurden nach dem Structural-Glazing-Prinzip lastabtragend geklebt. Im Rahmen von Construct PV wurden sie auf der Südfassade gegen Glas-Glas-Photovoltaik-Module ausgetauscht - ebenfalls ganz ohne zusätzliche mechanische Befestigung.

Zustimmung im Einzelfall

Ausschlaggebendes Regelwerk für Structural Glazing Fssaden ist die Europäische Technische Zulassung 002 (ETAG 002), sie unterteilt Fassadenkonstruktionen in vier Typen. Lastabtragende Verklebungen ohne jegliche ergänzende Haltevorrichtungen werden in der Leitlinie nach Typ IV geregelt. In Deutschland sind bisher nur Systeme mit mechanischem Eigengewichtsabtrag nach Typ I und II zugelassen, sodass eine Dauerbeanspruchung der Klebefuge grundsätzlich nicht zulässig ist. Für die Umsetzung der rein verklebten PV-Module am fünfgeschossigen Z3 musste deshalb eine Zustimmung im Einzelfall (ZiE) beantragt werden. Diese wurde durch einen speziellen Klebstoff und einen innovativen Aufbau der PV-Elemente erreicht. So steht die Frontscheibe der Glas-Glas-PV-Module seitlich über. Dieser Stufenaufbau erlaubt die unabhängige Verklebung der Front- und der Rückscheibe auf der Unterkonstruktion, sodass die Lastabtragung aufgeteilt wird.

Strukturelle Verklebung

Den passenden Klebstoff lieferte Kömmerling. Der Spezialist für hochwertige Kleb- und Dichtstoffe unterstützte zudem den Genehmigungsprozess durch rechnerischen Nachweis der notwendigen Klebefugen-Dimensionierung zwischen PV-Modul und Unterkonstruktion. Das Unternehmen verfügt über modernste Prüf- und Messtechnik, mit der die Produkte auf ihre Eigenschaften getestet werden können. Für die neue Photovoltaik-Fassade des Z3 kam das 2-K Structural Glazing Silikon Ködiglaze S zum Einsatz. Structural Glazing - strukturelle Verklebung - bezeichnet die Glasmontagetechnik wie sie beim Züblin-Bürogebäude umgesetzt wurde. Statische und dynamische Lasten auf der Außenfassade wie zum Beispiel Eigengewicht, Wind- und Schneelasten sowie thermische Ausdehnung werden dabei über die strukturelle Verklebung auf die Unterkonstruktion übertragen. Kömmerling Structural Glazing Silikone zeichnen eine hohe mechanische Festigkeit bei gleichzeitig hoher Elastizität aus. Für die gesamte etwa 240 Quadratmeter große Fassadenfläche des Züblin-Bürogebäudes wurden etwa 250 Kilogramm benötigt.

Insgesamt wurden an der Südfassade des Zübin-Bürogebäudes 186 Photovoltaik-Module in sechs verschiedenen Größen installiert. Die Fläche kommt auf eine Gesamtleistung von 30 kWp und soll einen elektrischen Ertrag von 17.000 kWh/Jahr liefern. Diese Ausbeute würde reichen, ein durchschnittliches Einfamilienhaus etwa ein halbes Jahr mit Energie zu versorgen. Die gewonnene Energie wird in das Z3-Gebäude eingespeist. Wissenschaftlich erfasst und überwacht wird der Solarstrom-Ertrag vom Fraunhofer ISE.

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Um die siebbedruckten PV-Module nur über eine Verklebung ohne zusätzliche mechanische Befestigung über acht Metern Einbauhöhe montieren zu dürfen, war eine Zustimmung im Einzelfall notwendig. Kömmerling unterstützte beim Genehmigungsverfahren.
Foto: Ed. Züblin AG
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Das Züblin-Bürogebäude Z3 wurde 2012 nach Plänen von MHM architects aus Wien fertiggestellt. Seit 2017 werden an der Südfassade lastabtragende Verklebungen von PV-Modulen getestet.
Foto: Ed. Züblin AG

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Kömmerling Chemische Fabrik GmbH
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