Forschung zu intelligenten Fassadensystemen

Entwicklung von Testmethoden für aktive Gebäudehüllen

Die Ansprüche an Gebäudehüllen sind mit den Forderungen nach besserer Energieeffizienz gewachsen. Zudem werden sie aufgrund fortschreitender Technologisierung des Bauwesens zunehmend im Werk vorgefertigt. Dadurch wird unter anderem die Qualitätssicherung der Bauteile, eine kürzere Bau- und Montagezeit sowie eine zielsichere Integration gebäudetechnischer Komponenten sichergestellt. Es entstehen Fassadensysteme, die energetisch in die Gebäudetechnik eingebunden und deren Funktionen immer vielschichtiger und komplexer werden. Ziel des österreichischen Forschungsprojekts SCIN (Sophisticated Comfort Oriented Intelligent Building Envelopes) ist es, die Entwicklung von energieaktiven Fassaden zu vereinfachen, damit sie schneller und effizienter genutzt werden können.

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Multifunktionale Fassadensysteme sind oft Unikate, die gemessen am Bedarf für klimaneutrale Systeme kaum Auswirkung haben. Noch können sie nicht ausreichend auf ihre Wirksamkeit getestet werden, weil schwankende Parameter, wie etwa Mikroklima, Haustechnik, Nutzerverhalten oder Behaglichkeit im Innenraum, mit den bisherigen Prüfverfahren nicht abgebildet werden konnten. Im Rahmen des Forschungsprojekts werden neue Test- und Simulationsmethoden entwickelt, die an die geänderten Anforderungen angepasst sind. So sollen Aussagen über relevante Aspekte aktiver Gebäudehüllen, wie etwa Energiebedarf, Behaglichkeit, Lichtlenkung, Witterungsbeständigkeit, solarer Ertrag und dynamisches Verhalten, getroffen werden können.

Noch bis Oktober 2022 läuft das Forschungsprojekt. Bis dahin soll ein Dienstleistungsportfolio für Unternehmen aus der Bau- und Gebäudetechnikbranche entstehen. Dazu gehört die Entwicklung zukünftiger energieaktiver Gebäudehüllen sowie die Simulation hüllintegrierter Schlüsseltechnologien. Die größte Innovation liegt dabei darin, das gesamte System vor dem Hintergrund realer klimatischer und nutzerbedingter Rahmenbedingungen prüfen, bewerten und optimieren zu können.

Das Projekt wird im Rahmen der COIN-Programmlinie „Aufbau“ des österreichischen Bundesministeriums für Digitalisierung und Wirtschaftsstandort (BMDW) und in Kooperation mit AEE INTEC und der Fachhochschule Salzburg durchgeführt.

Forschung: AEE INTEC, Gleisdorf; Fachhochschule Salzburg

Fachwissen zum Thema

Der Rocket-Tower (ehemals: GSW-Hochhaus) in Berlin galt zur Zeit seiner Erbauung als das „erste ökologische Hochhaus Deutschlands“. Architektur: Sauerbruch Hutton, Berlin 1999

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Grundlagen

Energieoptimierte Gebäude und intelligente Fassaden

Sparsamkeit im Energieverbrauch und hoher Nutzungskomfort, das sind die zwei Komponenten, die durch intelligente Lösungen im Fassadenbau umgesetzt werden sollen.

Komponentenfassade des Posttower Bonn (Helmuth Jahn mit Transsolar und Werner Sobek Ingenieure) mit im Deckenbereich integrierten dezentralen Heiz-Kühlkomponenten

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Bautechnik

Gebäudeautomation und Gebäudehülle

Die Gebäudeautomation wird als Überwachung, Steuerung und Regelung des Gebäudes verstanden und hat einen optimalen Betrieb des...

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Energiewende ohne Außendämmung

In Block H der Hamburger Speicherstadt befindet sich die Versuchsstätte des Forschungsvorhabens „CO2-neutrales Weltkulturerbe Speicherstadt Hamburg“.

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Oft sind energetische Sanierungen mit Eingriffen an der Fassade verbunden. Alternativen dazu werden bei einem Forschungsprojekt in der Hamburger Speicherstadt untersucht.

Stecken statt Schrauben und Kleben

Unweit der Hochschule Wismar wurde ein Prototyp für ein zusammengestecktes Haus errichtet.

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Wie digitalisierte Entwurfs- und Fertigungsprozesse das Bauen und Rückbauen vereinfachen könnten, wird anhand dieses Häuschens deutlich.

Sonnenwärme im Kreislauf

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme entwickelt gemeinsam mit Industriepartnern architektonisch gestaltbare Fassadenelemente zur Nutzung von Sonnenwärme.

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In einem Projekt des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme entstehen Fassadenelemente, die sich mit Wärmepumpen verbinden lassen.

Forschungsvorhaben Solar-VHF

Freilandversuchsstand am Fraunhofer IBP: Versuchsfassade mit Beton- und Metallprototypen für die Outdoor-Untersuchungen im BMWi-Forschungsvorhaben „Solar-VHF"

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Im Rahmen des Forschungsprojekts vom Fraunhofer IBP und ISFH wird untersucht, wie Solarthermie mit vorgehängten hinterlüfteten Fassaden kombiniert werden kann.

Solarstrom von der Hauswand

Kleinräumige Solarpotenzialanalysen berücksichtigen Gebäudeflächen und Umgebungsfaktoren, u.a. den Schattenwurf des Baumbestands (blau: wenig / rot: viel Solareinstrahlung)

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Ein großes Flächenpotenzial für Photovoltaik ist noch weitgehend ungenutzt: das der Fassaden. Laut einer neuen Studie ist es doppelt so groß wie das von Dächern.

Fassade aus recycelten Faserzementplatten

Zum Wegwerfen zu schade: Die Fassade des Recyclinghauses von Cityförster architecture + urbanism in Hannover besteht zu 90 Prozent aus wiederverwendetem Material.

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Für die Gebäudehülle bei dem Wohnhaus in Hannover werden Materialien wiederverwendet: Außer den robusten Platten auch Saunabänke und alte Gussglasscheiben.

Solarthermische Fassadenkollektoren

Die im Forschungsprojekt „Arkol“ entwickelten Streifenkollektor-Elemente lassen sich hinsichtlich Gestaltung und Ausrichtung flexibel in Fassaden integrieren,   hier als schwarze Streifen in Kombination mit dekorativen Fassadenprofilen.

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Zwei Prototypen von Streifenkollektor und Jalousie sollen demonstrieren, wie das große Flächenpotenzial von Fassaden für die Wärmeerzeugung nutzbar gemacht werden kann.

Sandwichelemente aus nachwachsenden Rohstoffen

Die Bio-Variante eines Sandwichelements hat die Technischen Universität Chemnitz in Zusammenarbeit mit den Chemnitzer Unternehmen Fiber-Tech Construction und Richter & Hess Verpackungs-Service entwickelt.

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Futuristisch mutet das dreidimensionale Design der transluzenten Außenverschalung aus Flachs, Bioharz und Wellpappe an, hinter der sich programmierbare LED verbergen.

Forschung zu intelligenten Fassadensystemen

Zur Bewertung und Optimierung energieaktiver Fassadensysteme werden im Rahmen des Forschungsprojekts SCIN Simulationsmodelle und Testmethoden unter realen klimatischen und nutzerbedingten Rahmenbedingunen entwickelt.

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Energieaktive Fassaden und ihre Nutzbarmachung sind komplex. Das Forschungsprojekt soll bessere Testmethoden entwickeln, um den Prozess zu beschleunigen.

Immergrüne Moosfassaden

Der Bauningenieur Martin Hamp, der Informationselektroniker und Wirtschaftsinformatiker Björn Stichler und der Botaniker Dr. Tobias Graf (v.l.n.r.) haben ein wartungsfreies, selbstbegrünendes Fassadensystem mit Moos entwickelt.

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Das wartungsfreie System filtert die Luft und dient der Regenwasserspeicherung sowie dem Lärmschutz in Städten.

Energieerzeugende Betonfassade

Der Baustoffhersteller Lafarge Holcim und die Firma Heliatek haben eine energieerzeugende Fassadenverkleidung aus Betonträgern und einer leichten Solarfolie entwickelt.

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Betonpaneele mit applizierter Photovoltaikfolie sollen es möglich machen, die gesamte Fassadenfläche zur Stromgewinnung zu nutzen.

Fassadenelemente als Bioreaktor

Optimierte Bioenergiefassade auf der Glasstec 2018 in Düsseldorf, entwickelt von der Forschungsgruppe FABIG (Fassaden mit Algen-Biogeneratoren aus Glas)

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Als eines der Vorzeigeprojekte der Internationalen Bauausstellung IBA 2013 in Hamburg zog das sogenannte BIQ, auch Algenhaus...

Fassadenroboter für die Sanierung

Unterstützt durch die Initiative Zukunft Bau wurde im Rahmen der Forschungsplattform Bau Kunst Erfinden an der Universität Kassel der Fassadenroboter Plotbot/Crawler entwickelt

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„Whiep, zip zip?“ Nein, mit R2-D2 oder C-3PO hat dieser Roboter kaum etwas gemein. Er ist das Ergebnis einer interdisziplinären...

Forschungsprojekt zur Etablierung von Carbonbeton

An diesen Materialproben im Vergleich, Stahlbeton und Carbonbeton in zwei Varianten, wird deutlich, wieviel Material künftig gespart werden kann

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Stahlbeton ist mit über 100 Millionen verbauten Kubikmetern im Jahr der in Deutschland am meisten verwendete Baustoff. Seit jeher...

Semitransparente Solarfassade

Solarfassade als zweite Haut am Referenzgebäude des Projektpartners Glassbel im Rahmen des EU-Forschungsprojekts Smartflex Solarfacades

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Werden Solarpaneele in die Gestaltung von Gebäuden einbezogen, geht das nicht selten mit ästhetischen Kompromissen einher. Mit dem...

Licht- und luftdurchlässige Hülle

Die Fassadentechnologie Breathing Skins wurde von Tobias Becker an der Universität Stuttgart entwickelt und soll für die natürliche Belüftung von Räumen sorgen

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Eine gewissermaßen atmende Fassade mit sich öffnenden und schließenden Poren ist das Ergebnis einer Diplomarbeit am Institut für...

Gebäudehülle aus dem 3-D-Drucker

Architekten der Technischen Universität München haben ein multifunktionales und lichtdurchlässiges Fassadenelement entwickelt, das mit dem 3D-Drucker produziert werden kann

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Als Architekturmodelle sind dreidimensional gedruckte Gebäude nichts Neues. Doch ganze Bauteile, insbesondere, wenn sie mehrere...

Fassadensanierung mit Holzbauelementen

Die großformatigen Holzbauelemente werden nach Aufmaß vorgefertigt

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Für die energetische Modernisierung von Bestandsgebäuden – insbesondere von Geschosswohnungsbauten aus den 1950er bis 1970er...

Photovoltaik-Module mit glatter weißer oder farbiger Oberfläche

Ein mittels Nanotechnologie hergestellter Farbfilm auf dem Modul wirkt als Streufilter und erzeugt eine durchgängige, glatte Farbfläche

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Die Integration von Solarmodulen in Gebäudehüllen stellt eine große gestalterische Herausforderung dar: Das Erscheinungsbild der...

Pilotprojekt: Bioreaktorfassade fertiggestellt

Mikroskopische Aufnahme von Mikroalgen

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Im Rahmen der Internationalen Bauausstellung (IBA) ist im Hamburger Stadtteil Wilhelmsburg ein Wohnhaus mit besonderer Fassade...

Prototyp bionischer Sonnenschutzelemente

Bewegungsabläufe in der Blüte der Paradiesvogelblume

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Zur Entwicklung eines aus der Bionik abgeleiteten Sonnenschutzsystems hat sich ein Forschungsteam am Institut für...

Prototyp für einen Sonnenschutz mit rotierenden Scheiben

Bei Stillstand reduzieren die bedruckten Anteile der Scheiben den Ausblick

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Basierend auf dem Phänomen, dass man durch die rotierenden Flügelblätter eines Ventilators blicken kann, ist das Konzept für den...

MHZ Außenrollo Solix

Die innovative Sonnenschutzlösung lässt sich kinderleicht von innen in den Fensterrahmen einsetzen.

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