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Alles Fassade

40 Prozent des Energieverbrauchs in der EU gehen auf das Konto von Gebäuden. Mit intelligenten Fassaden lässt sich das deutlich verbessern

Algen an der Fassade? Was zunächst wie ein Sanierungsfall klingt, ist für Lothar Wondraczek, von der Uni Jena das Ziel 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.“

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.

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 das Wissen der Vergangenheit 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 hält Wind und Wasser ab, während die innere Fassade als thermische Trennung von innen und außen fungiert. Beide Fassadenebenen lassen sich, unabhängig voneinander, variabel öffnen und vollständig auffalten, sodass 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 Nutzern individuell abgestimmt und gesteuert werden: von einer komplett geschlossenen Fassade über unzählige Varianten der Teilöffnung bis hin zum Arbeiten „im Freien“. So lässt sich an einem Zwei-Personen-Arbeitsplatz, anders als beim einfachen Fenster, der Luftstrom durch versetzte Flügelstellung der inneren und äußeren Fassade so fein steuern, dass die Bedürfnisse der zweiten Person nicht beeinträchtigt werden.

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 etwa 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 kommt der Fassade eine immer größere Bedeutung zu.“ 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.“ (lk)