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Forschung: Selbstverschattende Mauerwerksfassaden

Eine digital optimierte Vormauerschale soll städtischer Überhitzung entgegenwirken

Der Klimawandel ist hierzulande einerseits durch vermehrte Starkregenfälle und andererseits durch Trockenheit und hohe sommerliche Temperaturen spürbar, die zur Überhitzung vor allem in städtischen Gebieten führen. Um auf die klimatischen Veränderungen zu reagieren, veröffentlichte das Bundesumweltministerium (BMUV) schon im Jahr 2017 Handlungsempfehlungen für die Hitzeaktionspläne der Kommunen. Diese sehen eine Minderung der Hitzeentwicklung im städtischen Außenraum, wie in Innenräumen vor. Gelingen soll das durch bauliche Eingriffe und eine Rückbesinnung auf einfache Maßnahmen zur Bewältigung von konzentrierten Hitzeinseln.

Bei ersten Versuchen stellte sich heraus, dass durch die Selbstverschattung und die Beschaffenheit der Ziegel die Fassadentemperatur von 48 Grad Celsius um ganze 16 Grad reduziert werden konnte.

Bild: Studio Molter, München

Die verbleibende Erwärmung der Gebäudeoberflächen kann durch die Speichermasse der Climate Active Envelopes aufgenommen und bei Nacht wieder abgegeben werden.

Bild: Studio Molter, München

Die Ziegel werden zum Teil aus rezyklierten Baustoffen, wie etwa Ziegelbruch hergestellt.

Bild: Studio Molter, München

Hierzu forscht die Technische Universität München gemeinsam mit der Firmengruppe Leipfinger-Bader, dem Architektur- und Designworkshop Studio Molter und dem Ingenieurbüro Climaflux an selbstverschattenden, keramischen Fassaden. Dabei werden zweischalige Außenwandkonstruktionen aus wärmegedämmten Hintermauerziegeln mit einer auf Grundlage individueller geografischer und klimatischer Parameter optimierten Vorsatzschale aus sogenannten Climate Active Envelopes (früher: Climate Active Bricks) erstellt. Ein digitales Tool berechnet den Sonneneinfall und konfiguriert mittels Simulationen die Positionierung jedes einzelnen keramischen Bausteines für eine möglichst effektive Selbstverschattung der Fassade. Die Softwarelösung soll den Entwurfs- und Bauprozess umfassend begleiten. Hierzu lassen sich die generierten Fassadenstrukturen als CAD-Datei exportieren; anschließend kann diese von einem Roboterarm ausgelesen und umgesetzt werden.

Das vorgesetze Mauerwerk kann so einer Stauhitze entgegenwirken. Bei ersten Versuchen stellte sich heraus, dass durch die Selbstverschattung und die Beschaffenheit der Ziegel die Fassadentemperatur von 48 Grad Celsius um ganze 16 Grad reduziert werden konnte. Die verbleibende Erwärmung der Gebäudeoberflächen kann durch die Speichermasse der Climate Active Envelopes aufgenommen und bei Nacht wieder abgegeben werden.

Die Forschungsgruppe gewann bereits im Jahr 2021 den Deutschen Ziegelpreis für den damals noch Climate Active Brick und wird seither vom Bayerischen Forschungsstift unterstützt.