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Prototyp ETFE-Kissen mit flexiblen PV-Modulen.
© Jan Cremers, Hightex GmbH

Residenzschloss Dresden, Membrandach. Arch. Peter Kulka, Philipp Stamborski.
© Jochen Manara
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Primärenergiebilanz

Verglichen mit einem Glasdach hat eine Membrankonstruktion einen deutlichen primärenergetischen Vorteil. Dies liegt an dem geringeren Materialverbrauch für das Tragwerk und die Dachhaut. Exemplarisch wurde für das Projekt in München jeweils der Primärenergiebedarf für eine Glas- als auch Membrankonstruktion mit Kissen berechnet. Der Energiebedarf für das Membrandach ist ca. 50% geringer. Betrachtet man ebenfalls die Nutzungszeit des Gebäudes, ist der Einspareffekt abhängig vom Stromverbrauch für den Betrieb der Membrankissen. Die Leistungsaufnahme sollte idealerweise bei höchstens 0,4 W/m2 liegen. Bei 1,2 W/m2 wäre nach einer angenommenen Nutzungszeit von 80 Jahren der energetische Vorteil gegenüber Glas nicht mehr vorhanden.

Membranmaterialien

Im Membranbau werden überwiegend Polytetrafluorethylen (PTFE) beschichtetes Glasgewebe (Olympiastadion Berlin), sowie Polyvinylchlorid (PVC) beschichtetes Polyestergewebe (Rothenbaum Tennisarena) und Ethylen-Tetrafluorethylen-Folien (ETFE) (Kleiner Schlosshof, Dresden) verwendet. Die Materialien sind mindestens Brandschutzklasse B1. ETFE-Folien und PTFE-beschichtete Gewebe zeichnen sich durch einen hohen Selbstreinigungseffekt, ein geringes Anschmutzungsverhalten und eine hohe UV– und Witterungsbeständigkeit aus. Das Gewicht dieser biegeweichen Membranwerkstoffe beträgt 0,2 bis 1,5 kg/m2. Die niedrige Masse bietet Vorteile, wenn man den Lebenszyklus von Gebäuden betrachtet. Die 0,2 mm starken ETFE-Folien sind besonders leicht und werden bei pneumatischen Kissen eingesetzt.

Membrankonstruktionen mit neuen Funktionen

Der energieeffiziente Betrieb von Gebäuden mit Membrankonstruktion erfordert Maßnahmen, die im Sommer den Wärmeeintrag mindern und im Winter für einen guten Wärmeschutz sorgen. In Verbindung mit einer sehr guten Regelungstechnik, die optimale Luftwechselraten über zu öffnende Dachelemente berücksichtigt und einen effizienten Sonnenschutz ermöglicht, ist der Einsatz von Membranen in der energetischen Sanierung ein interessantes Konzept für ausgewählte städtebauliche Situationen.

Biegsame Dünnschichtsolarzellen aus amorphem Silizium, eingebettet in Fluorpolymerfolien, ermöglichen den Einsatz von Photovoltaik auf textilen Dächern (s. Foto). Günstiger Nebeneffekt: die PV-Module sorgen für eine Verschattung des darunterliegenden Gebäuderaumes. Die Installation ist aufwendig, da die flexible Dachkonstruktion zu Spannungen in der Dachhaut führt. Diese wirkt sich auf das PV-Modul aus, das der Dehnung generell nicht folgen kann. Die Firma Hightex hat eine Methode entwickelt, die technisch funktioniert – allerdings noch mit hohem Zeitaufwand verbunden ist. Es werden zwei einseitig laminierte PTFE/Glas-Membran-Streifen auf die Tragwerksmembran geschweißt. Darauf werden Klett-Haken-Streifen aufgeklebt, an denen das PV-Modul befestigt wird. Die reversible Verbindung ermöglicht es, defekte Module auszutauschen. Weitere Forschungsarbeiten müssen klären, wie dauerhaft und UV-beständig die Klebeverbindungen sind. Wie verhält es sich mit dem Verschmutzen der lose aufliegenden PV-Modulrückseite und ist die Befestigung dauerhaft oder entstehen Schäden an den Modulen?

Weiterer Forschungs- und Entwicklungsbedarf besteht ebenfalls hinsichtlich der Verbesserung der Energieeffizienz von Membrankonstruktionen. Auf der Materialoberfläche können lichtemittierende Funktionsschichten aufgebracht werden oder schaltbare/selbstschaltende Funktionsschichten zur Steuerung der g-Werte integriert werden.

Textiles Bauen gewinnt zunehmend an Bedeutung und wird mit hoher Intensität vor allem bei Großbauten angewandt. Auf spektakuläre Weise zeigen der Flughafen in Bangkok, das Stadion BC Place im kanadischen Vancouver oder das Gerontologie-Zentrum in Bad Tölz die neuen Möglichkeiten.

Projektinfo 08/2012:
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Adressen

Projektkoordination
ZAE Bayern - Würzburg

Projektpartner
Hightex GmbH

Projektpartner
HFT Stuttgart

Projektpartner
Lang Hugger Rampp GmbH

Projektpartner
Dörken GmbH & Co. KG

Service

BINE-Projektinfo 08/2012
(PDF, 4 Seiten, 1,2 MB)

Links

Projekt MESG
Weblink zur Website des Projektes MESG, Membrankonstruktionen zur energetischen Sanierung von Gebäuden

ENERGIEWENDEBAUEN
Projekte, Berichte, Nachrichten
und Analysen aus der Forschungsinitiative ENERGIEWENDEBAUEN

Forschungsförderung

Das Informationssystem EnArgus bietet Angaben zur Forschungsförderung, so auch zu diesem Projekt.