Zero Carbon Building Systems Lab

Wie wäre es, wenn man innerhalb von Sekunden die strahlende Sonne eines Sommertages in Sydney oder die sanfte Dämmerung eines Frühlingsabends in Tokio erleben könnte, ohne dafür ein Flugzeug besteigen zu müssen? Während die echte Sonne rund um den Globus einzigartige klimatische Bedingungen schafft, gelingt es dem Zero Carbon Building Systems Lab (ZCBS) der ETH Zürich, diese Vielfalt in einem einzigen Raum nachzubilden. Das Labor ist mit hochmoderner Technologie ausgestattet, darunter eine künstliche Sonne. Es ermöglicht Forschenden unter kontrollierten Bedingungen die Auswirkungen verschiedener klimatischer Bedingungen auf Baumaterialien und -systeme zu simulieren. Ziel ist es, innovative Lösungen zu entwickeln, die den Energieverbrauch und die Treibhausgasemissionen von Gebäuden reduzieren.

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Initiator des ZCBS ist Arno Schlüter, der Leiter des Lehrstuhls für Architektur und Gebäudesysteme an der ETH. Die Planung und Umsetzung des Projekts begannen 2018 und erstreckten sich über fünf Jahre. Beteiligt an der Umsetzung waren neben Professor Schlüters Team externe Partner aus der Industrie und andere Institute der ETH Zürich. Das Herzstück des ZCBS Labs ist eine künstliche Sonne, bestehend aus 875 LED-Platinen. Sie haben eine volle Leistung von 1.2 kW/m2, was dem Sonnenlicht an einem wolkenfreien Tag entspricht. Die im Rechteck angeordneten und mit langen Reflexionsschirmen versehenen Leuchtdioden sind an einem schwenkbaren Arm befestigt, der sich in alle Richtungen bewegen und so den Lauf der Sonne an verschiedenen Orten der Welt simulieren kann. Die Anlage kann Licht und Wärme getrennt voneinander steuern und ermöglicht es, Materialien und Gebäudeteile unter extremen Bedingungen zu testen.

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Zusätzlich verfügt das Labor über zwei weitere Testzellen, die dem natürlichen Sonnenlicht und dem Außenklima ausgesetzt sind. Die Wände, Böden und Decken der Testzellen sind austauschbar, sodass Prototypen schnell eingebaut und getestet werden können. Eine der innovativen Entwicklungen ist eine halbtransparente Fassade aus gedrucktem Polymer, die das Sonnenlicht je nach Einfallswinkel abschirmt oder passieren lässt. Weitere Projekte umfassen adaptive Solarfassaden, die sich nach dem Sonnenstand ausrichten sowie multifunktionale Bauteile, die Sonnenwärme passiv ins Gebäude leiten oder isolieren können.

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Das ZCBS beschleunigt den Entwicklungsprozess und führt zu praxisnahen Lösungen für klimaneutrale Gebäude. Bisherige Erkenntnisse aus dem Labor umfassen die Entwicklung adaptiver Solarfassaden und multifunktionaler Bauteile, die sowohl zur Energiegewinnung als auch zur Isolierung beitragen. Zudem bietet das Labor die Möglichkeit, das Zusammenspiel von Gebäudetechnik und Nutzer*innenverhalten zu erforschen, was für die Entwicklung nutzungszentrierter, energieeffizienter Gebäude von großer Bedeutung ist.

Fachwissen zum Thema

Surftipps

• www.ethz.ch > zum Forschungsprojekt