Mehr als Dämmung: Adaptive Fassaden

Was beschäftigt die Baubranche aktuell?

Miren Juaristi Gutierrez: Der Bausektor steht derzeit vor Herausforderungen, die vor allem mit den Bereichen Energie, Ressourceneffizienz und CO₂-Reduzierung zu tun haben. Als Koordinatoren von ZERAF, einem Pathfinder-Projekt des Europäischen Innovationsrats, arbeiten mein Team und ich an einem zukunftsweisenden Fassadenkonzept. Bislang versuchte man die Energieeffizienz von Gebäuden durch Isolierung zu verbessern. Je luft- und wärmedichter die Gebäudehülle, desto weniger Energie wird für Heizung und Kühlung verbraucht. Diese Strategie minimiert den Heizbedarf, denn eine gute Dämmung vermeidet Wärmeverluste, und es wird weniger Energie benötigt, um die Innenräume zu heizen, wenn es draußen kalt und bewölkt ist.

Wo liegt also das Problem?

Juaristi: Es gibt einige Punkte – zum einen die Materialien selbst: Um den Gebäudebestand zu dämmen, werden große Mengen an Isolationsmaterial benötigt. Das hat im Allgemeinen einen hohen CO₂-Fußabdruck und ist selten biologisch abbaubar. Diese Art der Energieeffizienz verbraucht also viele materielle Ressourcen. Zum anderen entstehen durch die starke Dämmung der Gebäude neue Probleme. Wir können etwa die Umwelt- und Wetterbedingungen nicht mehr für unsere Zwecke nutzen, beispielsweise die natürliche Erwärmung unserer Wohnung durch Sonneneinstrahlung. Außerdem wird die Wärme, die beim Kochen, Wäschewaschen und Duschen entsteht, durch eine übermäßig isolierte Gebäudehülle nicht mehr abgeleitet. Wir schaffen also überheizte Räume, und das ist angesichts des Klimawandels umso problematischer. Bisher war der Heizbedarf in Europa vorherrschend. Diesen Bedarf gibt es auch weiterhin, aber er nimmt ab.

Credit: Eurac Research | Marina Baldo

Wie lässt sich dieses Paradigma durchbrechen?

Juaristi: Vorläufige Untersuchungen zeigen, dass Isolierung nicht immer die beste Strategie ist. In meinem PhD habe ich mich mit den opaken Elementen von Gebäudefassaden beschäftigt – nicht mit den transparenten Teilen wie den Fenstern, also kein Glas. Ich habe untersucht, wie opake Fassadensysteme je nach Bedarf als Isolatoren oder als Wärmetauscher fungieren können. Das Ziel ist es, Fassaden zu haben, die mehr als bloße statische thermische Barrieren sind, die sich immer gleich verhalten. Wir entwickeln intelligente Fassaden, die sich sowohl an die Wetter- und Umweltbedingungen draußen als auch an das Klima im Inneren des Gebäudes und an die Bedürfnisse der Menschen anpassen, die darin leben. Ich bin zu Eurac Research gekommen, weil es hier hochspezialisierte Labors gibt, um das thermische Verhalten von Fassaden zu charakterisieren – genau das brauche ich für meine Forschung. Jetzt entwickle ich mit meinem Team die ersten Prototypen und überprüfe, ob die Technologie so funktioniert, wie ich es mir ursprünglich vorgestellt hatte. Das heißt, eine Fassade, die zu bestimmten Zeiten als Isolierung und zu anderen Zeiten als Wärmetauscher wirkt.

Was braucht es, damit adaptive Fassaden Realität werden können?

Juaristi: Meine Kollegen und Kolleginnen bei Eurac Research sind auf die Entwicklung von Steuerungsalgorithmen und das Erforschen der Leistung transparenter adaptiver Fassaden spezialisiert. Ich konnte also in diesem Projekt auf ein erfahrenes Team zählen. Wir arbeiten außerdem mit zwei Start-ups zusammen: Das eine Unternehmen hat ein neues Material entwickelt, ein biobasiertes Polyurethan, sodass die Isolierung unseres Systems aus einer nachhaltigen Quelle stammt. Das andere arbeitet mit Formgedächtnislegierungen, das sind intelligente Werkstoffe, die ihre Form verändern können und unsere Technologie anpassungsfähiger machen. ZERAF wurde bereits erfolgreich in den Labors von Eurac Research validiert, was zeigt, dass das Konzept der adaptiven Fassade und seine Kerntechnologien in der Praxis funktionieren. Um unsere Innovation zu schützen, haben wir einige Patente angemeldet, und so die Grundlage für eine zukünftige Markteinführung geschaffen. Das Ziel ist die Gründung eines eigenen Spin-off-Unternehmens.

Derzeit untersucht unser Team, wie sich ZERAF in verschiedenen Gebäudetypen und unter unterschiedlichen klimatischen Bedingungen bewährt, wobei der Schwerpunkt auf der Reduzierung des Energiebedarfs und der CO₂-Emissionen liegt. Parallel dazu arbeiten wir an den ersten Schritte zur praktischen Umsetzung: von Sicherheitsprüfungen (etwa Brandschutz) über den Aufbau von Industriepartnerschaften bis hin zur Vorbereitung der Technologie für die Skalierung und die Marktreife.

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Klimahaus

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Die internationale Fachmesse für ressourcen- und energieeffizientes Bauen Klimahouse findet jährlich in Bozen statt. Sie bringt Fachleute, Unternehmen und die Öffentlichkeit zusammen und stellt die neuesten Lösungen, Materialien und Technologien vor, um energieeffizient zu bauen und zu renovieren. Die Messe wird von einem umfangreichen Programm mit Vorträgen, Workshops und Führungen zum Thema nachhaltige Baupraktiken und Architektur begleitet. An der diesjährigen Ausgabe wurde das Projekt ZERAF vom Institut für Erneuerbare Energie von Eurac Research vorgestellt.