20.08.2021 | Aktualisiert am: 02.09.2021

Eine Fußbodenheizung in ein bewohntes Gebäude einzubauen, ist sehr aufwendig. Warum also nicht die Außenwand als Flächenheizung nutzen? Kombiniert mit einem Sandwich-Fassaden-Element kann diese zusätzlich Energie gewinnen, speichern sowie das Gebäude dämmen. Ein Projekt dazu ist jetzt gestartet.

Vorgefertigte Sandwich-Fassaden-Elemente sollen dazu beitragen, dass auch in Bestandsgebäuden mehr erneuerbare Energie zum Einsatz kommt. Sandwich-Elemente werden Fassadenteile genannt, die aus mehreren Schichten bestehen und hauptsächlich zur Dämmung von Gebäuden eingesetzt werden. Im jetzt gestarteten Vorhaben LEXU_PLUS (Entwicklung und Erprobung innovativer vorgefertigter Sandwich-Fassaden-Elemente, zur ganzheitlich niederexergetischen Temperierung von Bestandsgebäuden, unter Ausnutzung der Gebäudestruktur) werden diese mit einer thermisch aktivierten Außenwand kombiniert, die Forschende bereits in  Vorgängerprojekten entwickelt haben. Bei der thermischen Bauteilaktivierung wird die Gebäudestruktur zur Temperierung und Speicherung genutzt, im Fall von LEXU_PLUS zur Beheizung.

IZES gGmbH
"Mit den neuen Sandwich-Elementen vereinfachen wir das Verfahren", so der Projektleiter Dr.-Ing. Christoph Schmidt von IZES in Saarbrücken.

Da die Übertragungsfläche sehr groß ist, muss das Wärmeträgermedium bei einer solchen Flächenheizung nicht so stark erhitzt werden wie bei herkömmlichen Heizsystemen. Zusätzlich steht eine große thermische Speichermasse zur Verfügung. Wärmeerzeugung und -verbrauch können besser zeitlich entkoppelt werden. Dies erleichtert nicht nur die Einbindung erneuerbarer Energien in das System, sondern auch die Nutzung niedriger Vorlauftemperaturen von 20 bis 25 Grad Celsius oder weniger.

Für die erforderliche Energie sorgen bisher unter anderem photovoltaisch-thermische (PVT)-Kollektoren, die sowohl solare Wärme als auch solaren Strom liefern. Diese sind an eine Sole-/Wasser-Wärmepumpe gekoppelt, die zum Teil von der PV-Anlage elektrisch angetrieben wird, der Reststrombedarf wird aus dem Netz gedeckt.

Neues Bauteil liefert zusätzliche Umweltwärme

Mit den neuen Sandwich-Fassadenelementen soll zusätzlich Umweltwärme über integrierte Massivabsorber gewonnen werden. Die Wärme der Umgebungsluft sowie Solarstrahlung, die auf die Fassade trifft, werden gespeichert und können in Kombination mit einer Wärmepumpe zum Heizen genutzt werden.

Insgesamt ist das neue Sandwich-Fassadenelement ein Multitalent: Es kann Energie gewinnen und speichern, dämmen und angrenzende Räume temperieren. Dies erfolgt über ein innovatives Wärmeübertragersystem, das unabhängig von der Art des Gebäudes an der Außenwand angebracht werden kann und die Gebäudestruktur als Speicher nutzbar macht. Eine Sanierung mit den neuen Sandwich-Elementen ist daher auch im bewohnten Zustand möglich.

Im Gegensatz zur Entwicklung im Vorgängerprojekt, muss das neue Fassadenelement nicht mehr komplett vor Ort umgesetzt werden. „Bei der thermisch aktivierten Außenwand wurde das System von verschiedenen Gewerken nacheinander angebracht. Dies führte zu vielen Schnittstellen und hohen Kosten. Mit den neuen Sandwich-Elementen vereinfachen wir das Verfahren. Die Komponenten können im Fertigteilwerk vorgefertigt werden und müssen vor Ort nur noch an der Bestandswand befestigt werden“, erläutert Projektleiter Dr.-Ing. Christoph Schmidt vom Institut für Zukunftsenergie und Stoffstromsysteme (IZES) in Saarbrücken. Das Sandwich-Element besteht aus zwei dünnen, faserkunststoffbewehrten Schichten aus Hochleistungsfeinbeton mit integrierter thermischer Aktivierung sowie einer mittig angeordneten Kerndämmung. 

Darstellung des Wandaufbaus aus Bestandswand und neuem Sandwich-Fassaden-Element
Darstellung des Wandaufbaus aus Bestandswand und neuem Sandwich-Fassaden-Element (Quelle: IZES gGmbH)

Mit Verbindungsmitteln aus faserverstärktem Kunststoff soll es an der Fassade befestigt werden. Das Material der neuen Befestigungen hat den Vorteil, dass es im Vergleich zu Stahl nicht korrosionsgefährdet ist. Außerdem verfügt es über eine geringe Wärmeleitfähigkeit, was eine nahezu wärmebrückenfreie und damit energieeffiziente Verbindung der Komponenten ermöglicht. Wie dieses Verbindungsmittel am besten konzipiert und integriert wird, werden die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im Projekt untersuchen und an zwei Demonstratoren praktisch testen.

Das Projekt EnOB: LEXU_PLUS endet voraussichtlich im April 2024. Die Projektkoordination übernimmt die IZES gGmbH aus Saarbrücken. Außerdem sind die Technische Universität Kaiserslautern (statische Bauteilentwicklung, thermisches Verhalten des Bauteils und Auswirkungen auf das Gebäudeenergiekonzept), die Schöck Bauteile GmbH (Befestigungsmittel aus glasfaserverstärktem Kunststoff), das Berufsförderungswerk der südbadischen Bauwirtschaft GmbH (Applikationsprozess der SF-Elemente), die Otto Knecht GmbH (Expertise bezüglich der Fertigung von Fertigteilen), die GEFGA Energiesysteme GmbH (hydraulische und thermische Auslegung), die BEKA Heiz- und Kühlmatten GmbH (Rohleitungen) und die Saint-Gobain Weber GmbH (Baumaterialien) beteiligt. Unterstützung kommt zudem von der Fachvereinigung Deutscher Betonfertigteilbau, vom Bundesverband Flächenheizung und Flächenkühlung, vom Bundesverband Ausbau und Fassade im Zentralverband des Deutschen Baugewerbes sowie vom Fachverband Beton- und Fertigteilwerk Baden-Württemberg. (bs/ks)

Kontakt

Koordination
Dr.-Ing. Christoph Schmidt
IZES gGmbH aus Saarbrücken
www.izes.de/de

+49 (0)681 844 972 0

Die Fassade eines Gebäudes von unten betrachtet.
©photo 5000 - stock.adobe.com

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