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StartseiteForschung aktuellFassaden, die sich selbst regulieren15.05.2018

Vorbild HautporenFassaden, die sich selbst regulieren

Viele Bürogebäude setzen auf doppelverglaste Fassaden. Das gibt viel Licht, benötigt aber auch viel Energie. Denn durch die Scheiben entsteht Hitze, die reguliert werden muss. Architekten der TU München haben ein Lüftungssystem entwickelt, bei dem sich Gebäude selbst regulieren. Vorbild ist der Mensch.

Von Bernd Schlupeck

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Die Außenfassade des Gebäudekomplexes "Spreedreieck" auf der Friedrichstraße in Berlin (picture alliance / dpa-Zentralbild / Arno Burgi)
Die Außenfassade des Gebäudekomplexes "Spreedreieck" auf der Friedrichstraße in Berlin (picture alliance / dpa-Zentralbild / Arno Burgi)
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"Mein Name ist Philipp Molter. Wir an der Professur für Entwerfen und Gebäudehülle der Technischen Universität München haben uns zum Ziel gesetzt, Fassaden so zu vereinfachen, dass sie selbstregulierend arbeiten."

Momentan beschäftigt sich der Architekt mit doppeltverglasten Fassaden moderner Gebäude. Denn bei diesen Gebäuden lassen sich die Einzelfenster nicht einmal mehr öffnen. Die Folge: Der Luftraum zwischen den Scheiben heizt sich schnell auf. Gegen die Bildung von Feuchtigkeit ist bei Fassaden der neuesten Generation der Raum zwischen den Glasfronten sogar versiegelt. Um beide Probleme zu lösen, wird heute ausgeklügelte Steuerungstechnik verwendet. Philipp Molter will, dass sich Gebäude mit doppeltverglasten Fassaden künftig selbst regulieren können. Dafür hat er ein einfaches und günstiges Lüftungssystem entwickelt - die autoreaktive Fassade.

"Über den Jahresverlauf und den Tagesverlauf gibt es Veränderungen im Bereich der Temperatur, aber auch Feuchtigkeit. Und autoreaktive Fassaden können diese Veränderungen erfassen und sich so anpassen, dass der Komfort für den Nutzer im Gebäude angenehm bleibt."

Es braucht keine "rocket science"

Philipp Molters Vorbild für autoreaktive Fassaden ist die menschliche Haut. Das Prinzip, wie sich die Poren der Haut bei Wärme automatisch öffnen und bei Kälte automatisch schließen, will der Architekt auf die Außenhülle von Gebäuden übertragen. Und zwar mit Hilfe sogenannter Thermozylinder, die er zwischen die zwei Glasfronten eines Fassadenelements baut. Der Forscher holt einen Stab hervor, etwa fingerdick, 20 Zentimeter lang und umhüllt von einer Feder.

"Dieser Thermozylinder ist keine 'rocket science', sondern ist ein bewährtes Element, das wir aus dem Gewächshausbau kennen; ein sehr robustes Element, das sehr wenig Wartung braucht. Und das bei einer bestimmten Temperatur ein innen liegendes Paraffin sich ausdehnen lässt und somit eine Antriebskraft bildet. Diese Antriebskraft schiebt die äußere Glasscheibe heraus."

Das Prinzip funktioniert so: Wird die Luft zwischen äußerer und innerer Glasfassade wärmer als 20 Grad Celsius, dehnt sich das Wachs-Öl-Gemisch im Inneren der Zylinder aus und drückt einen Kolben nach außen. Die äußere Scheibe öffnet sich und die aufgeheizte Luft zwischen erster und zweiter Glasfront kann entweichen. Bei Temperaturen unter 15 Grad Celsius wird das Paraffin wieder fest, der Kolben schiebt sich zusammen und die äußere Scheibe wird geschlossen. Insgesamt sind vier Thermozylinder notwendig, um genügend Kraft für das Öffnen aufzubringen. Um das Problem Feuchtigkeit zu lösen, plant Philipp Molter außerdem ein zweites regulierendes Element einzubauen – im Grunde genommen ein Badentlüfter, wie er sagt:

"Wir haben das leicht modifiziert, aber im Prinzip geht in bestimmten Situationen eine Klappe auf und entlüftet eigentlich ständig, wenn wir zu hohe Feuchtigkeitszustände im Scheibenzwischenraum haben."

Im Sommer gibt es die ersten Tests

Noch existiert das Belüftungssystem nur als Konzept. Die Simulationen sind abgeschlossen und erste Prototypen werden gerade gebaut. Im Sommer soll die autoreaktive Fassade auf dem Dach der TU München ausgiebig getestet werden. Philipp Molter hofft, sein System bald in echten Gebäuden verbauen zu können. Neben neuen Gebäuden ist auch denkbar, alte Verwaltungsgebäude nachzurüsten. Der Vorteil: Autoreaktive Fassaden sind technisch einfacher und benötigen zum Kühlen und Entfeuchten verglaster Gebäude deutlich weniger Energie als heute verwendete Systeme.

"Ein nicht optimiertes Verwaltungsgebäude aus den siebziger Jahren kann so bis zu 600 Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr an Energieverbrauch abbilden. Was ein optimiertes Gebäude nach heutigem Stand kann, sind in etwa 100. Das heißt, man kann hier schon relativ viel Energie einsparen. Durch diese autoreaktiven Komponenten haben wir in Fallstudien ermittelt, dass wir circa 50 Prozent der Energie gegenüber einer nicht autoreaktiven Fassade einsparen können."

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