Pneumatische Muskeln ändern Wärmedurchlass oder Lichteinfall

Variable Fassade gewinnt Ecodesign-Preis

Pneumatische Muskeln machen Fassadeneigenschaften variabel. © Tobias Becker

Eine Gebäudehülle, die bei Dämmung und Lüftung variabel ist, hat sich den Ecodesign-Preis gesichert.

Mit dem Prototypen einer Gebäudehülle, die ihre Eigenschaften in Bezug auf Wärmedämmung, Lichtdurchlass, Schallschutz oder Lüftungsverhalten ändern kann, hat sich Tobias Becker den Ecodesign-Preis 2016 von Bundesumweltministerium und Umweltbundesamt in der Kategorie Nachwuchs gesichert. Er hat an der Universität Stuttgart seinen Abschluss in Architektur als Diplomingenieur gemacht. In einer Promotion an der TU Berlin will er den Prototypen weiterentwickeln und parallel dazu Kontakte zu Unternehmen knüpfen, die Interesse an einer Kommerzialisierung haben.

Becker nennt seine Idee Breathing Skin, atmende Haut. Dabei verwendete er pneumatische Muskeln, also Bauteile, die durch eine Veränderung von Druck ihre Form und damit die Eigenschaften der Fassade ändern. Sie können aus Folien oder anderen elastischen Materialien bestehen. Fassadenmaterialien für Gebäudehüllen werden perforiert, in die Löcher klemmt man die Folienmuskeln ein. Sie werden mit Druckluft angesteuert, dazu sei, so Becker, anders als bei mechanischen Lösungen nur ein minimaler Energieaufwand notwendig. Bei Niedrigdrücken unter 0,05 bar können unzählige Muskeln zeitgleich präzise und ohne sichtbare Technik angesteuert werden. Dann verändern die Muskeln ihre Größe und lassen entsprechend mehr oder weniger Wärme, Licht, Luft oder Schall durch.

Bislang hat Becker einen begehbaren Prototypen mit doppelwandigem transparentem Polycarbonat fertig. Doch in Zukunft soll das Prinzip auch mit opaken Bauteilen, also "normalen" Fasssaden etwa in Holzständerbauweise funktionieren. Da könnte dann ebenfalls die Fassade perforiert und mit Kanälen aus den pneumatischen Muskeln versehen werden.

Becker nennt die Variabilität der Gebäudehülle, die sich den Bewohnern eines Hauses anpassen kann als entscheidenden Vorteil seiner Idee. Die Bewohner können die Hülle dem eigenen Empfinden anpassen, also etwa mehr oder weniger Transparenz nach außen einstellen oder auch den Wärmeschutz je nach Jahreszeit variieren. "Derzeit sind Gebäudehüllen zu jeder Jahreszeit gleich gedämmt, das würde sich mit der Breathing Skin ändern", erklärt Becker.

Mit der Idee, die Dämmung eines Hauses an die äußeren Temperaturen anzupassen beschäftigen sich derzeit auch andere Forscher. So hat Sergej Kvasnin eine Lösung vorgestellt, die ebenfalls auf Folien basiert. Die sind in ein belüftetes Fassadenelement integriert und lassen sich je nach Sonnenstand herunterrollen. Das von Kvasnin Plusenergiewand genannte System erlaubt die Nutzung solarer Erträge durch die Gebäudehülle.

Das System von Tobias Becker lässt sich automatisch oder manuell steuern. Im manuellen Betrieb entscheiden die Bewohner, wie die Eigenschaften sein sollen, etwa bei der Transluzenz. Ist niemand zu Hause, ist ein autonomer Betrieb möglich, der sich energieeffizient optimieren kann, in dem er sich zum Beispiel an der Position der Sonne orientiert. Es soll auch möglich sein, die Funktionen unterschiedlich zu gewichten, also beispielsweise einen Sonnenschutz von 30 Prozent bei einer kompletten Lichtdurchlässigkeit.

Becker nennt auch Vorteile im Betrieb. So seien die Luftströme deutlich angenehmer als bei klassischer Lüftung, "man wird wie bei einer Brause mit Luft berieselt." Noch kann er keine Messdaten zur energetischen Bilanz seiner Idee vorlegen, in seiner Promotion will er dazu Szenarien entwickeln und auch Messungen vornehmen.

In Bezug auf die Langlebigkeit der Systeme hat er keine großen Bedenken. Es gebe mittlerweile Folien mit UV-Blockern, die eine Alterung des Materials weitgehend verhinderten. Außerdem seien die pneumatischen Muskeln auch vom Inneren eines Gebäudes aus zugänglich und seien so konstruiert, dass sie sich austauschen ließen. Das sei auch sinnvoll, um technologische Innovationen umsetzen zu können. Wichtig ist Becker auch die Ökobilanz im Recycling: Die Folie und alle anderen Bauteile des Fassadensystems seien nicht nur austauschbar, sondern auch sortenrein trennbar. von Pia Grund-Ludwig

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