August 2018
Was bedeutet adaptiv in der Gebäudehülle?
GEBÄUDEHÜLLEN
Die Anpassungsfähigkeit, beziehungsweise Adaptivität, der Gebäudehülle ist eigentlich nichts Neues. Die Gebäudehülle hatte immer schon vielfältige statische und dynamische Aufgaben. So sind zum Beispiel manuell kontrollierbare Öffnungen oder Verschattungen etablierte «adaptive» Komponenten – und doch erleben gerade diese Bauteile in den vergangenen Jahren einen beachtlichen Innovationssprung.
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Unter dem Sammelbegriff «adaptive Fassade» findet man z.B. intelligente Verschattungssysteme, die durch smarte (1.) Materialoder Konstruktionseigenschaften den jeweiligen gewünschten Solareintrag selbständig anpassen (Abbildung 1). Ziel ist dabei die Innenraumbehaglichkeit zu gewährleisten und energetische Effizienz zu unterstützen – und das zu jedem Zeitpunkt. Die Digitalisierung des Designs, der Planung, der Produktion und des Betriebs ermöglicht hierbei eine performanceorientierte Zusammenführung von komplexen Anforderungen mit flexiblen Ausführungen.
Die virtuelle Planungsumgebung ermöglicht zusätzlich auch die Berücksichtigung einer Lebenszyklusanalyse.
Adaptive Fassaden müssen neben diesem vielseitigen Leistungsportfolio auch eine einwandfreie
technische Funktionsfähigkeit gewährleisten, den Ansprüchen des architektonischen Konzepts genügen und den Normen und Richtlinien entsprechen. Eine grosse Herausforderung stellt dabei die Bewertbarkeit
der adaptiven Bauteile in der Fassade dar. Sie haben für den Einsatz im Neubau oder in der Gebäudesanierung, als auch je nach Bauart und Gebäudetyp, unterschiedliche Rahmenbedingungen.
Bewertung der Leistungskapazität
adaptiver Fassaden
Auch die Leistungsfähigkeit der adaptiven Bauteile
(über eine festgelegte Betriebslebenszeit)
ist ein Kriterium, das für die Praxis bewertet
werden muss. Um die volle Leistungskapazität
von adaptiven Fassaden bewerten zu
können, sollten diese nicht stationär, sondern
dynamisch als System analysiert werden. Die
Frage ist, inwieweit man das dynamische
Verhalten von adaptiven Fassaden berechenbar
und bewertbar machen kann? Benötigen
adaptive Bauteile eine erweiterte Charakterisierung
der Eigenschaften? Und neue dynamische
Richtwerte? Es gibt für eine ganzheitliche
Bewertung jedenfalls noch keine etablierten
Standards oder Prüfverfahren. Die verfügbaren
Bewertungsmodelle für Materialien und Bauteile
sind nur bedingt anwendbar. Überdies
gibt es noch keine Übereinstimmung darüber,
wie man «Adaptivität» in der Fassade spezifizieren
soll. Bis dato bedient man sich zur
Bewertung der Adaptivität an Standards aus
anderen Bereichen wie z.B. der Materialcharakterisierung
ohne Integration in das System,
der Elektrik-Mess-Steuerungs-Regelungstechnik
(EMSR), der Überwachungstechnologien
bzgl. Sicherheitsprotokollierung für intelligente
Steuerung und einiges mehr. Es benötigt eine
Zusammenführung dieser Bewertungsmethoden
mit neuen Ansätzen, um adaptive Fassaden
im Rahmen des tatsächlichen Betriebs zu
untersuchen.
Einen weiteren Beurteilungsfaktor stellt die
Wirtschaftlichkeit von adaptiven Fassaden dar.
Im Gegensatz zu passiven Systemen, also statischen
Systemen und manuell bedienbaren
Komponenten, sind aktive Systeme – Systeme
mit automatischer Reaktionsfähigkeit – zumeist
kostenintensive High-Tech-Produkte. Einer der
Vorteile aktiver Systeme liegt in deren intelligenten
Abstimmung mit dem Gebäude-Energieverbrauch.
Dies kann so weit gehen, dass
die benötigte Betriebsenergie der aktiven Komponenten
nicht nur durch die Fassade generiert
und genutzt wird, sondern etwaige Überschüsse
dem Gebäude zugeführt werden. Ein
intelligentes Fassadenmanagement, gekoppelt
an das Gebäudeenergiemanagement, ermöglicht
damit auch wirtschaftliche Optimierung.
