Aktive Gebäudehülle
Multifunktionales Fassadenelement für den Geschosswohnungsbau
Ein hoher Vorfertigungsgrad und die modulare Bauweise des Fassadenelements sollen hierbei den Bauablauf beschleunigen. Um die Energieeffizienz des Gebäudes und den Nutzerkomfort zu steigern, hat das Forscherteam ein Regelungskonzept für den Sonnenschutz integriert. Die im Projekt entwickelten Elemente und Vorgehensweisen sind auch auf andere mehrgeschossige Wohngebäude, die modernisiert werden sollen, übertragbar.
Die Idee hinter multifunktionalen Fassadenelementen ist, dass die Gebäudehülle neben dem Schutz vor Wärme und Feuchtigkeit weitere Funktionen übernehmen kann. So können hier zum Beispiel Photovoltaikelemente, Sonnenschutzeinrichtungen und Lüftungssysteme integriert werden. Bisher stehen diese verschiedenen passiven und aktiven Bauelemente an Gebäuden meist für sich und es fehlt eine intelligente Verknüpfung der Funktionen. Hier setzte das Forschungsprojekt „Solares Bauen: Fassade_3“an.
Die Forschenden entwickelten ein Fassadenelement, das sich für den Einsatz an Fassaden von Mehrfamilienhäusern eignet und organische Photovoltaik (OPV), regelbaren Sonnenschutz sowie die notwendige Sensorik für eine Steuerung integriert. Die Stromerzeugung an der Fassade ist besonders im mehrgeschossigen Wohnungsbau ein wichtiger Aspekt, da die Dachfläche begrenzt ist und die Fassade Fläche für weitere Photovoltaik-Module bietet.
Organische Photovoltaik ist in Fassade integrierbar
Um die Sonnenenergie nutzbar zu machen, integrierten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler organische Photovoltaik (OPV) in das Fassadenelement. Hierbei handelt es sich um flexible, gedruckte Dünnschichtmodule, die als (semi-)transparente Elemente ausgeführt werden können. Diese kommen sowohl in transparenten als auch in opaken Bauteilen des Fassadenelements zum Einsatz. Die OPV-Module können mit verschiedenen Eigenschaften (Farbe und Transparenz) gefertigt werden und sind in ihrer Größe nicht auf ein bestimmtes Maß beschränkt. Im Gegensatz zu Standard-PV-Modulen können sie somit optisch ansprechend in die Fassade integriert werden. Als Grundgerüst dient ein Standardfassadensystem. Um die Anwendung der OPV an der Fassade zu ermöglichen, integrierten die Forschenden diese als horizontalen Sonnenschutz zwischen Verbundglasscheiben und laminierten sie in einen Aufbau mit Polycarbonat-Fassadenplatten. Beide Baukonstruktionen testeten sie anschließend baustatisch und brandschutztechnisch für die Anwendung in der Demonstrationsfassade.
Hoher Vorfertigungsgrad für beschleunigte Modernisierung
Ein regelbarer, selektiv beschichteter Sonnenschutz soll im Sommer die solare Einstrahlung reduzieren und gleichzeitig einen hohen Tageslichteinfall ermöglichen. Ein Sensor misst die solare Einstrahlung. Das Projektteam entwickelte zusätzlich einen nachhaltigen Dämmstoff auf Basis eines mineralorganischen Schaums, der die erforderliche Wärmedämmung der Fassade gewähren soll.
Durch die Nutzung von regenerativer Energie, der genannten neuartigen Komponenten und die Einbindung in ein Regelungskonzept möchten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler erreichen, dass sich die Energieeffizienz des Gebäudes unter Berücksichtigung des Nutzerkomforts erhöht. Durch ihren hohen Vorfertigungsgrad und die modulare Bauweise sollen die neu entwickelten Fassadenelemente die Modernisierung von Gebäuden beschleunigen.
Nach einer zweijährigen Entwicklungs- und Planungsphase wurden die modularen Fassadenelemente an einem Fassaden-Mock-up in Kitzingen demonstriert. Anhand des Aufbaus wurden die mechanische und insbesondere elektrische Kopplung der Elemente erprobt und das Leitungsführungskonzept für die Anwendung in der Demonstrationsfassade optimiert.
Praxistest im mehrgeschossigen Wohngebäude
Als Demonstrationsgebäude dient ein unsaniertes mehrgeschossiges Wohngebäude. Zum Abschluss des Projekts sollen die modularen Fassadenelemente an der Südfassade installiert und im Rahmen eines Monitorings untersucht und bewertet werden.
Die Entwicklung eines multifunktionalen Fassadenelements und die Anwendung gebäudeintegrierter Photovoltaik (BIPV) erfordern ein großes Maß an interdisziplinären und gewerkeübergreifenden Kompetenzen. Im Rahmen des Projekts ist deutlich geworden, dass das Verständnis der einzelnen Fachgebiete untereinander noch erhöht werden muss. Dies ist insbesondere wichtig, um eine einfache Konstruktion und Installation zu ermöglichen, und somit auch die Marktdurchdringung von multifunktionalen Fassaden und BIPV-Anwendungen zu beschleunigen.
17.03.2022
Projektpartner
Hohenstein Institut für Textilinnovation GmbH
http://www.hohenstein.de
iinfo@hohenstein.de
+49(0)7143-271-0
Projektpartner
Bayerisches Zentrum für Angewandte Energieforschung ZAE
http://www.zae-bayern.de
info@zae.uni-wuerzburg.de
+49(0)931-70564-0
Projektpartner
OPVIUS INNOPARK Kitzingen GmbH
http://www.opvius.com
info@opvius.com
+49(0)911-21780-0
Projektpartner
INNOPARK Kitzingen GmbH
http://www.innopark-kitzingen.de
info@innopark-kitzingen.de
+49(0)9321-268-0000
Projektpartner
ACX GmbH
http://www.acx-gmbh.de
info@acx-gmbh.de
+49(0)375-786073
