Licht-und Wärmedurchlass lässt sich verändern

Schlaue Fassaden reagieren auf die Umgebung

Grün-Fassaden stellen Bezug zur Umgebung her. © Fraunhofer Umsicht

Es wäre ein Paradigmenwechsel: Statt Fassaden lediglich immer dichter zu machen, sollen sie in Wechselwirkung mit ihrer Umgebung treten, sich flexibel anpassen und dadurch Energie sparen.

"Wenn die Wand zwischen den dynamischen Veränderungen außen und innen nicht selbst auch dynamisch ist, kann das nicht optimal sein", sagt Brian Cody, Leiter des Instituts für Gebäude und Energie der Technischen Universität Graz. Codys Grundgedanke: "Die Fassade soll als Schnittstelle die optimale Konfiguration annehmen."

Um diesem Ziel näherzukommen, haben Cody und sein Team im Forschungsprogramm "Smart Façade" eine Software programmiert, die die energetischen Potentiale von adaptiven Fassadensystemen berechnen kann. Eingeben lassen sich die Parameter für Wärmeschutz (U-Wert), Energiedurchlässigkeit (g-Wert), Transmission (τ-Wert), Wärmespeicherung (c-Wert), Luftdichtigkeit (n-Wert) und Feuchtedurchlassgrad (F-Wert) sowie deren Kombinationen. Das überraschende Ergebnis von Simulationen mit dem Programm: 80 bis 85 Prozent des Energiebedarfs in einem Gebäude ließen sich einsparen, wenn die Fassaden flexibler wären.

Bereits heute gibt es Ansätze für adaptive Fassaden, auch Smart Skin genannt. Beispielsweise die doppelschalige Fassade am Firmensitz der Braun GmbH in Kronberg/Taunus. Sie besteht aus einem Raster von Kastenfenstern. Je nach Witterung steuern Licht- und Temperaturfühler die Außenscheiben, öffnen oder schließen sie. Zum Teil ist die Fassade mit Sonnenschutzgläsern ausgestattet, die Lichtstrahlen einlassen, Wärmestrahlen aber reflektieren.

Demokratische Werte wie Transparenz und Mitbestimmung soll die Fassade des neuen Parlaments von Albanien in Tirana symbolisieren. Das Gebäude der Coop Himmelb(l)au, kann mit Solarenergie gelüftet und gekühlt werden. Die aus Lochblech bestehende Fassade dient dazu, Lichtzufuhr, Wärmedämmung und Belüftung zu regeln. Wie stark die Bleche perforiert sind, richtet sich danach, wie sehr der entsprechende Gebäudeteil von der Sonne beschienen wird.

Auch tönbares Glas, dessen Farbe mit Elektrizität geändert wird, gehört zu den bereits heute vorhandenen Materialien für intelligente Fassaden. Phase Changing Materials, wie sie in Handwärmern eingesetzt werden, können ebenfalls gute Dienste tun. Sie speichern tagsüber Wärme, die nachts wieder abgegeben wird. Prototypen gibt es von einer Fassade mit pneumatischen Muskeln, die durch eine Veränderung von Druck ihre Form und ihre Eigenschaften verändert. Auch ein Haus mit verstellbaren Dämmelementen wurde schon gebaut. Das Fraunhofer Institut für solare Energiesysteme schließlich stellte kürzlich bei der Bau in München einen solarthermischen Kollektor für opake Fassadenteile vor. Die Kollektoren sind in der Länge variabel und können flexibel angebracht werden. Die zweite Produktidee ist eine solarthermische Jalousie, die eine energetische Regelung der Energieströme durch die Fassade ermöglicht. Auch an bioplastischen Kunststoffen, die an der Fassade zum Einsatz kommen und Wärme- und Lichtdurchlass variabel gestalten wird derzeit geforscht.

Noch in den Kinderschuhen stecken Konzepte für Fassaden, die von Flüssigkeiten oder Gasen durchströmt oder mit Nanomaterialien beschichtet sind, berichtet Brian Cody. Nach Abschluss des Projekts "Smart Façade" ist er jetzt beim nächsten Schritt: "Nachdem klar ist, welche Eigenschaften die Fassaden brauchen, ist der nächste herauszufinden, mit welchen Materialien man diese Eigenschaften ermöglichen kann", erklärt er.

Cody hat aber auch die Begrünung im Blick, um Gebäude mit ihrer Umwelt in Beziehung zu setzen. Hier hat die Evolution bereits über Jahrmillionen Entwicklungsarbeit geleistet. Grüne Fassaden kühlen ein Gebäude durch Verschattung, schlucken Lärm und Feinstaub und bieten Lebensräume für Tiere. Neben traditionellen Kletterpflanzen gibt es jetzt immer mehr Möglichkeiten, Grün direkt in die Fassade zu integrieren.

Rund 30 Firmen in Deutschland bieten eigene Systeme für die Wandbegrünung an. "Darin lassen sich sehr viele übliche Pflanzen einsetzen", sagt Manfred Köhler von der Hochschule Neubrandenburg. Er befasst sich seit vielen Jahren mit dem Thema und hat seine Erkenntnisse im Standardwerk "Bauwerksbegrünung" zusammengefasst.

250 Pflanzenarten testete Köhler in einem Forschungsprojekt auf ihre Eignung für lebende Wände, zehn absolut robuste Arten hat er als Grundbepflanzung identifiziert. Technisch seien viele Probleme von vertikalem Grün inzwischen gelöst, sagt er. So kann Kalk die Ventile der Bewässerungen verstopfen, wogegen man Magnetventile aus dem Golfplatzbau einsetzt.

Das Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT in Oberhausen hat ein Pilotsystem für vertikale Begrünung entwickelt, das bodenungebunden auf der Basis mineralischer Bauelemente aus Kalksandstein funktioniert. Es kann zu großflächigen Elementen verbaut und mit verschiedenen Pflanzenarten begrünt werden.

Ob sich diese Lösungen durchsetzen, wird wohl auch davon abhängen, ob ein Paradigmenwechsel im Kopf stattfindet. "Menschen sehen ein Gebäude als etwas Trockenes und Mineralisches oder Metallisches. Es ist ein mentaler Konflikt für sie, daran als etwas zu denken, das ein bisschen behaart, nass und schmutzig ist, mit Tieren darin", sagt Richard Hassel vom Architektenduo Woha. Sein Büro hat in ganz Asien Gebäude mit innovativen Grünfassaden errichtet. Sie seien die Verschmelzung von zwei Dingen, die man immer separat gesehen hatte. "Das ist für manche Menschen ein Problem", sagt Hassel - was wohl auch für die adaptiven Fassaden zutrifft. Susanne Ehlerding

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