Smarte Fassade mit Energiespareffekt

Herausforderung

Fast 40 Prozent beträgt der Anteil von Gebäuden am gesamten Energieverbrauch in Deutschland. Das Heizen, Kühlen und Lüften von Wohnhäusern, Büroimmobilien und öffentlichen Bauten ist kostenintensiv. Energieverschwender sind vor allem Gebäude mit großflächigen Glasfassaden. Im Rahmen der BMBF-Zwanzig20-Innovationsinitiative »smart³« entwickelten Forscher des Fraunhofer IWU gemeinsam mit dem Fachgebiet Textil- und Flächen-Design der Weißensee Kunsthochschule Berlin Fassadenkomponenten, die autark auf Sonneneinstrahlung und die dadurch entstehende Wärme reagieren und so den Energieverbrauch senken.

Lösung

Um das Fassadenelement zu steuern, wird ausschließlich die Wärmeenergie der Sonne genutzt. Der Demonstrator »Solar Curtain«, der auf dem Entwurf einer Designstudentin basiert, besteht aus einer Matrix von 72 einzelnen textilen Bauteilen, die wie Blüten aussehen. In die textilen Module integriert sind Formgedächtnisaktoren. Dabei handelt es sich um dünne, 80 Millimeter lange Drähte aus einer Nickel-Titan-Legierung, die sich an ihre Ausgangsform erinnern, wenn sie erhitzt werden. Erwärmt sich die Fassade durch die auftreffenden Sonnenstrahlen, werden diese Drähte aktiviert. Sie ziehen sich zusammen und öffnen dadurch geräuschlos die textilen Komponenten. Die offene Fläche des Fassadenelements schließt sich, das Sonnenlicht kann nicht in den Raum eindringen. Verschwindet die Sonne hinter den Wolken, schließen sich die Elemente und die Fassade ist wieder transparent. Der Effekt beruht auf einer besonderen Gitteranordnung im Werkstoff. Verbiegt man den Draht und erwärmt ihn, »erinnert« er sich an die ursprüngliche Gestalt, die er vor dem Verbiegen hatte, und nimmt sie wieder ein.

Man kann sich das Fassadenelement als Membran vorstellen, die sich den tages- und jahreszeitlichen Witterungsbedingungen anpasst und für jeden Sonnenstand die optimale Verschattung bietet.

Der für großflächige Verglasungen konzipierte Sonnenschutz lässt sich problemlos nachinstallieren und bietet vielfältige Gestaltungsmöglichkeiten. Sowohl Muster, Geometrie, Farbe als auch Reaktionstemperatur der einzelnen Blütenmodule lassen sich anpassen, einzelne Bereiche können individuell verschattet werden. Dank des modularen Aufbaus kann »Solar Curtain« auch an gekrümmte Glasflächen angepasst werden. Das Design ist damit unabhängig von der Gebäudeform.