Aus einem gewöhnlichen Einfamilienhaus der Sechziger Jahre ist eine moderne Glasarchitektur geworden. Spezielle Dünnschichtphotovoltaik- scheiben produzieren auf der südlichen Dachhälfte Strom.
Energiesparen und das Nutzen von erneuerbaren Energiequellen wie Sonnenenergie sind en vogue. So ist der zunehmende Einsatz von Photovoltaik im privaten Hausbau logische Konsequenz und vielerorts sichtbar durch die in südliche Himmelsrichtung ausgerichteten Solarmodule auf dem Dach. Diese sind zwar funktional, aber nicht eben ästhetisch für den Gesamteindruck eines Gebäudes. Im badischen Tiefenbronn bei Pforzheim sind ein Architekt und sein Bauherr deshalb einen neuen Weg gegangen. Sie haben auf 60 m² Dachfläche Dünnschichtphotovoltaikscheiben verbaut. Diese Spezialgläser bilden optisch ein durchsichtiges Netz, das zehn Prozent Tageslicht in den Wohnraum scheinen lässt und gleichzeitig einen (fast) freien Blick in das Gewölk am Himmel erlaubt.
Am Ortsrand von Tiefenbronn gelang die Verwandlung vom gewöhnlichen Einfamilienhaus aus den sechziger Jahren mit Satteldach und Kniestock in ein architektonisch anspruchsvolles Objekt. Dem liegt eine grundsätzliche Renovierung und der Ausbau des alten Dachbodens zu einem modernen Vollgeschoss mit – als Clou des Gebäudes – einem Dach aus Glasflächen zugrunde. Wo sich einst ein marodes, schlecht isoliertes Dach befand, bilden jetzt zehn große Glasfelder die eine Hälfte des Daches. Sie geben dem Bauherrn ein völlig neues Raum- und Wohngefühl. Und das liegt insbesondere an der Beschaffenheit jener Glasscheiben, die der Münchner Architekt Florian Jost in seine Umbaupläne aufgenommen hat.
Aufbau der Solardachverglasung
Die Glasflächen der Glaswerke Arnold bestehen aus Isolierglasscheiben mit einer amorphen Silicium-Dünnschicht, die 50- bis 100-fach dünner ist als ein menschliches Haar. Sie sorgt auf dem Glasträger für eine nahezu konstante Nennleistung bei geringer Temperaturabhängigkeit. Das bedeutet jeden Tag Strom, auch bei bedecktem Himmel. Die Dünnschichtmodule (Rohmodule von Schott Solar) sind an die Frontscheibe des Isolierglases laminiert. Geschützt wird die Rückseite dieses Verbundes durch die Innenscheibe des Isolierglases.
Eine solche Isolierglas-Innenscheibe kann mit beliebigem Glasaufbau, insbesondere als Überkopfverglasung, geliefert werden. Sie wird standardmäßig mit MC Steckern/Buchsen versehen. Die Bemessung der Glasstärke von Außen- und Innenscheibe erfolgt je nach statischen Erfordernissen. Gefertigt werden können die Voltarlux-Isoliergläser in der Größe von bis zu 2 500 x 1 200 mm oder 2 450 x 1 250 mm. Der Glasaufbau beim Einfamilienhaus in Tiefenbronn besteht zudem aus einem Verbund mit Sonnenschutzglas (Solarlux von Isolar) und einem Schallschutzglas (Akustex, ebenfalls von Isolar), was dazu führt, dass die Glasstärke insgesamt 46 mm beträgt.
„Da dieses Produkt wie jede Isolierglasscheibe in eine Pfosten-Riegelkonstruktion eingeklemmt wird, war es möglich, eine echte Gebäudeintegration der Photovoltaikelemente zu erreichen. Das prägt die äußere Erscheinung des Gebäudes und fügt es harmonisch in den dörflichen Kontext ein“, erklärt Jost.
Die Dachfläche in Richtung Süden besteht aus einer Fläche mit Solarzellen, im Norden bestimmen dunkle, flache Ziegel das Dach. Für die vertikale Fassade unterhalb der Photovoltaikdachfläche entschied sich Jost für einen außenliegenden Sonnenschutz und eine auf ein Minimum reduzierte Senkrecht-Markise (Warema Renkhoff). „Die einfache Kubatur des Gebäudes wird vom Ursprungsbau übernommen und steht in einem angemessenen Bezug zu den umliegenden, später entstandenen Mehrfamilienhäusern.“
Wegen der Ästhetik entschied man sich bei der Tragstruktur für eine Holzkonstruktion aus Industrieleimbindern in sibirischer Lärche, die in einer Reihung auf die Längswände gesetzt wurden. Die Abstände der Binder sind bedingt durch die Elementgrößen der eingelegten Photovoltaikmodule.
Zusammenspiel von außen – innen
Die in großem Umfang Strom erzeugenden Dünnschichtphotovoltaikscheiben sind bei alledem lichtdurchlässig und sorgen so für ein Zusammenspiel von Wohnraum und Außenwelt. Das zeigt sich beispielsweise beim (fast) ungehinderten Blick auf bizarre Wolkenformationen oder im Schattenspiel an den Wänden der Wohnräume, das sich den ganzen Tag über verändert. Die Bewohner profitieren nicht nur vom energetischen Mehrwert, sondern auch jenem durch Architektur und Raumgefühl.
Was die klimatischen Verhältnisse unter dem Dach angehen, so wirken die geschlossenen Flächen wie ein filigraner Sonnenschutz. Obwohl nur zehn Prozent des Glasdaches durchsichtig sind, ergibt sich naturgemäß ein höherer Wärmeeintrag (an heißen Tagen bis zu 3 kW), der im Sommer mit Hilfe von Splitkühlgeräten abgebaut werden kann. Architekt Jost setzt zudem auf eine hohe Luftzirkulation durch kontrollierte Wohnraumlüftung und eine schnell reagierende Heizung und Kühlung (Splitkühlgeräte). Unterflurkonvektoren zur Beheizung an der Fassadenglasseite wirken dem Kaltluftabfall direkt entgegen. Ein Wärmetauscher unter dem Dach wärmt im Winter die Luft an und kühlt sie im Sommer leicht ab.
bba-Infoservice Sonnenschutzglas 530 Schallschutzglas 531 Dünnschicht- photovoltaikscheiben 532 PV-Rohmodule 533 Senkrecht-Markise 534
Entwurf und Bauleitung: Architekturbüro Jost, Dipl.-Ing. (FH) Florian Jost und Dipl.-Ing. (FH) Herbert Jost, Tiefenbronn Tragwerksplanung: Dipl.-Ing. (FH) Herbert Jost (Statiker + Architekt)
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