Testinstallation Entwicklungsmuster eines vorfabrizierten, grossflächigen Dachmodulsystems mit hybridisierter Photovoltaik

• Forschungsstelle: BFE
• Projektnummer: SI/501023

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Ein neuartiges System-Bauelement (Hightech-Ziegel) kommt in einer Testanlage zum Einsatz.  Der Hightech-Ziegel erfüllt alle Funktionen der äusseren Gebäudehülle. Die oberste Schicht dient der integrierten Strom- und Wärmeerzeugung (PV/T-Kollektor).  Die Marktumsetzung eines solchen Bauelementes führt zu einer neuen Dacharchitektur und zu tieferen Gesamtsystemkosten.

Schlussbericht (Deutsch)

Dieses Forschungsprojekt steht in direktem Zusammenhang zur Weiterentwicklung des an der ETH Zürich entwickelten ZE-LowEx Gebäudesystems 2Sol. Ein wesentlicher Bestandteil des Systems sind PVT Hybridkollektoren. Deren sommerliche Abwärme wird zur Regeneration von tiefen Erdwärmesonden verwendet. Der vorliegende Forschungsbericht dokumentiert die erstmalige Umsetzung eines Konzepts zur Integration von PVT Kollektoren im Bauteil Dach. Dabei handelt es sich um ein konstruktives Prinzip, bei welchem neben der energetischen Performance die gestalterische Flexibilität und insgesamt tiefe Lebenszykluskosten im Vordergrund stehen. Anhand von zwei Prototypen im Massstab 1:1 wurde die generelle Umsetzbarkeit nachgewiesen. Einer der Prototypen wurde während einem Jahr unter realen Umgebungsbedingungen bauphysikalisch getestet. Der andere diente zur Ermittlung des thermischen und elektrischen Wirkungsgrades unter Standardtestbedingungen am SPF in Rapperswil. Die kompakte Konstruktion stellt kein erhöhtes bezüglich Feuchteschäden dar. Im Vergleich zu herkömmlichen PVT Kollektoren liegt der thermische Wirkungsgrad 14 - 25% tiefer. Die elektrische Leistung entspricht den eingesetzten PV Modulen. Die Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades ist Gegenstand eines Folgeprojektes. Bereits heute ist die Konstruktion jedoch aufgrund der viel höheren Flächenausnutzung und der tieferen Gesamtanlagekosten konkurrenzfähig.

Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
ETH – Zürich, Professur für Gebäudetechnik

Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Haller,Niklaus
Bätschmann, Marc
Leibundgut,Hansjürg

Zugehörige Dokumente

• Testinstallation Entwicklungsmuster eines vorfabrizierten, grossflächigen Dachmodulsystems mit hybridisierter Photovoltaik - Schlussbericht [PDF] 3'736 kB

Schlussbericht (Englisch)

This research project is directly related to the development of the ZE-LowEx building system 2Sol, developed at ETH Zurich. Essential components of the system are hybrid PVT collectors. Their summer heat is used for regeneration of deep geothermal probes. This research report documents the initial implementation of a concept for the integration of PVT collectors in roof constructions. In addition to the energetic performance of the active layers, this constructive principle addresses a high flexibility in design and low total life cycle costs. On the basis of two prototypes at a 1:1 scale, the general feasibility has been demonstrated. One of the prototypes was installed to test the hygrothermal behaviour under real conditions. The other was used to determine the thermal and electrical efficiency under standard test conditions STC at SPF in Rapperswil. The compact construction doesn’t raise the risk of moisture damages. Compared to conventional PVT collectors the thermal efficiency ratio is decreased by 14 - 25% whereas the electrical power corresponds to the nominal power of the used PV modules. The rise of the overall efficiency is an object of a subsequent project. Nevertheless, due to a higher exploitation of the roof surface and lower total costs, the construction is already today competitive.

Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
ETH – Zürich, Professur für Gebäudetechnik

Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Haller,Niklaus
Bätschmann, Marc
Leibundgut,Hansjürg

Schlussbericht (Französisch)

Ce projet est directement lié au développement du système ZE-LowEx 2Sol, mis au point par l’EPF Zürich. Une composante essentielle du système est le collecteur solaire hybride PVT. Le rejet thermique estival des PVT est utilisé pour la régénération des sondes géothermiques profondes. Le rapport présent documente la première mise en oeuvre d'un concept pour l'intégration constructive des panneaux PVT dans la toiture. Il s’agit d’un principe constructif, dont la flexibilité de conception et les faibles coûts totaux sont aussi importants que la performance énergétique. Sur la base de deux prototypes, échelle 1:1, la faisabilité générale a été démontrée. Pendant une année entière, un des prototypes a été soumis à des tests concernant les risques hygrothermiques dans des conditions environnementales réelles. L'autre a été utilisé pour déterminer l'efficacité thermique et électrique selon la procédure standard du test STC de l’SPF à Rapperswil. La construction compacte n’augmente pas le risque des dommages d’humidité. En comparaison avec des collecteurs PVT traditionnels, le degré l’efficacité thermique est 14 – 25% plus bas. La performance électrique correspond à laquelle des modules PV utilisés. L'augmentation de l'efficacité globale est l'objet d'un projet consécutif. Cependant, la conception est déjà concurrentielle en raison de l'utilisation de la surface plus élevée et les coûts inférieurs de la construction globale.

Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
ETH – Zürich, Professur für Gebäudetechnik

Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Haller,Niklaus
Bätschmann, Marc
Leibundgut,Hansjürg