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Creditreform

40 Prozent des Energieverbrauchs in der EU gehen auf das Konto von Gebäuden: um sie zu heizen, zu kühlen, zu lüften und zu beleuchten. Mithilfe intelligenter Fassaden lässt sich dieser Wert deutlich zugunsten der Umwelt verbessern – und dabei noch viel Geld sparen.

Algen an der Fassade? Was zunächst wie ein Sanierungsfall klingt, ist für Professor Lothar Wondraczek von der Uni Jena das Ergebnis jahrelanger Forschung. Hinter einer Schicht mit einem sehr dünnen und hochfesten Deckglas zeigt er auf eine Schicht mit strukturiertem Glas. „Sie enthält Mikrokanäle, durch die eine Flüssigkeit mit den Algen zirkuliert“, erklärt der Materialwissenschaftler. „Die Flüssigkeit lässt uns den Lichteinfall automatisch anpassen oder die Außenwärme speichern, um dann mithilfe einer Wärmepumpe Strom zu erzeugen.“

Das Hamburger BIQ-Algenhaus produziert mit seiner Fassade pro Jahr fast 25.000.000 Kilojoule an Energie. © Otto Wulff Bauunternehmung GmbH

Das Hamburger BIQ-Algenhaus produziert mit seiner Fassade pro Jahr fast 25.000.000 Kilojoule an Energie. © Otto Wulff Bauunternehmung GmbH

Zur Anwendung kommt dieser Forschungsansatz etwa im Hamburger BIQ-Algenhaus: In dessen Bioreaktorfassade werden Einzeller kultiviert, die durch Photosynthese energieärmere Stoffe in energiereiche Materie umwandeln. Unter optimalen Bedingungen teilen sie sich zweimal am Tag, woraus neue Organismen zur Energieerzeugung entstehen. In einer Biogasanlage wird aus der in der Energiezentrale geernteten und dann getrockneten Biomasse Methan gewonnen, das sich als Heizgas oder zum Betrieb von Motoren verwenden lässt, während die erzeugte Wärme das Gebäude heizt.

Generell gilt: „Bei der Konzeption intelligenter Fassaden spielt die Sonneneinstrahlung eine zentrale Rolle – und auch eine mehrschichtige“, sagt Oliver Ebert von Zumtobel Lighting. „Das Tageslicht soll einerseits genutzt werden, andererseits soll es nicht blenden. Im Sommer soll die Hitze draußen gehalten, im Winter die Wärme der Sonne genutzt werden.“ Hält eine Fassade im Sommer etwa das blendende Licht und die Hitze draußen, muss im Innenraum Kunstlicht zugeschaltet werden. Das erhöht den Stromverbrauch und kann zu einer Temperaturerhöhung führen, die zusätzlich herausgekühlt werden muss. Für ein Unternehmen wie Zumtobel, das Lichtlösungen entwickelt, sind das neue Herausforderungen: „Fassaden- und Kunstlichtsysteme lassen sich nur durch eine gekoppelte Simulation der lichttechnischen und thermischen Faktoren beurteilen“, sagt Architekt und Lichtdesigner Ebert.

 

Fünf Forschungsansätze für Fassaden

Diese Projekte treiben das Thema „intelligente“ Fassaden voran (zum Vergrößern bitte klicken). © Creditreform-Magazin 08/2016

Diese Projekte treiben das Thema „intelligente“ Fassaden voran (zum Vergrößern bitte klicken). © Creditreform-Magazin 08/2016

 

Vor allem Firmen nutzen solche neuen technologischen Möglichkeiten, um ihren Gebäudebestand ökonomisch und ökologisch zu optimieren. Solarlux etwa hat für seine niederländische Tochter in Nijverdal einen Neubau mit intelligenter Fassade versehen. Die Co2mfort-Fassade greift auf Altbewährtes zurück: das Doppelfenster. Eine primäre wärmegedämmte Fassade, bestehend aus Holz-Glas-Faltwänden, bildet den Raumabschluss. Davor befindet sich ein rahmenloses, bodentiefes Schiebe- Dreh-System als ungedämmte Glasebene. Die doppelte Fassade bildet so einen begehbaren Fassadenkorridor, der das Gebäude auf drei Seiten umhüllt. Die äußere Glasfassade übernimmt die Funktion, Wind und Wasser abzuhalten, während die innere Fassade als thermische Trennung von innen und außen fungiert. Beide Fassaden-Ebenen lassen sich, unabhängig voneinander, variabel öffnen und vollständig auffalten, so dass sich in Abhängigkeit von der Witterung die gewünschte Innenraumtemperatur manuell regeln lässt.

Das Gebäude mit seinem passiven Klimakonzept lebt von seinen zu öffnenden Fenstern und kommt ohne mechanische Lüftungsanlage aus. Lüftung und Klima können von den Mitarbeitern individuell, auf ihre jeweiligen Bedürfnisse abgestimmt und gesteuert werden: von einer komplett geschlossenen Fassade über unzählige Varianten der Teilöffnung bis hin zum Arbeiten „im Freien“. Beispielsweise lässt sich an einem Zwei-Personen-Arbeitsplatz, anders als bei einem einfachen Fenster, der Luftstrom durch versetzte Flügelstellung der inneren und äußeren Fassade so fein steuern, dass die Bedürfnisse der zweiten Person nicht beeinträchtigt werden.

Wie ein Chamäleon passt sich die Gebäudehülle der niederländischen Solarlux-Verwaltung dem Klima sowie den Wünschen und Bedürfnissen der Mitarbeiter an. © Solarlux

Wie ein Chamäleon passt sich die Gebäudehülle der niederländischen Solarlux-Verwaltung dem Klima sowie den Wünschen und Bedürfnissen der Mitarbeiter an. © Solarlux

Bei Fassaden ist weniger mehr

Allerdings: „Wenn man von intelligenten Fassaden spricht, sollte man nicht ausschließlich an Hightech und technische Innovationen denken“, mahnt der Architekt Stefan Behnisch. „Der Trend geht zu geringerem und vor allem weniger vielfältigem Materialeinsatz.“ So werde zum Beispiel die abgehängte Decke als architektonisches Element mehr und mehr verdrängt, weil der Beton des Rohbaus oder auch Holzkonstruktionen klimatisch mehr Vorteile bieten. „In der weiteren Entwicklung der technischen Lösungen in der Architektur kommt der Fassade eine immer größere Bedeutung zu.“

„Der Trend geht zu geringerem und vor allem weniger vielfältigem Materialeinsatz.“ Stefan Behnisch, Architekt

Verbreitet sind mittlerweile bereits Sonnenschutz, Solarpaneele zur Energiegewinnung sowie Elemente, die Tageslicht ins Innere lenken oder die zur Lüftung geöffnet werden können. „Künftig“, so Behnisch, „werden sich auch Beleuchtungselemente für die Grundbeleuchtung bei Nacht durchsetzen sowie Wärmetauscher und Elemente der mechanischen Be- und Entlüftung.“

Ein Vorteil für Immobilienbesitzer: Die dezentrale Technik in der Fassade führt zu geringeren Energiekosten, auch weil die Anlagentechnik nur bei Bedarf in Betrieb ist. Die Mehrkosten im Vergleich zu einer herkömmlichen Fassade schätzt Behnisch auf zehn bis 15 Prozent. Das amortisiere sich aber nicht nur durch die Senkung der Energiekosten – die Zufriedenheit der Mitarbeiter im Gebäude steigere zudem die Produktivität und senke etwa die Zahl der Krankheitstage.