Entwicklung adaptiver Membranfassadenmodule

Membranwerkstoffe eröffnen aufgrund ihres minimalen Flächengewichts, ihrer hohen mechanischen Beanspruchbarkeit und ihrer ästhetischen Oberflächeneigenschaften ein bislang nicht ausgeschöpftes ökologisches, ökonomisches und gestalterisches Potenzial für ihre Anwendung in der Architektur. Durch den Einsatz leichter Membranfassadensysteme können signifikante Einsparungen von Material, Masse, CO2 und grauer Energie bei der Herstellung, dem Transport von Baumaterial sowie dem Gebäudebetrieb erzielt werden.

Ziel des Forschungsvorhabens ist die ganzheitliche Entwicklung einer Varianz von ressourceneffizienten, vollständig rezyklierbaren, mehrlagigen, textil- sowie folienbasierten Fassadenmodulen für den Hochbau, die das Funktionsspektrum der konventionellen Fassaden erweitern. Es werden dabei opake, transluzente sowie transparente Hülllösungen erarbeitet werden.

Um auf bauphysikalische Anforderungen gezielt reagieren zu können, werden Membranfassaden durch einen mehrlagigen Systemaufbau aus Außenlagen und Funktionswerkstoffen, denen spezifische Aufgaben wie Wärme-, Feuchte-, Brand- oder Schallschutz zugeordnet werden, individuell funktionalisiert. Die Implementierung aktiver Komponenten aus Sensorik und Aktorik ermöglicht eine zusätzliche, präzise Anpassbarkeit der Gebäudehülle an die stark variierenden Außenbedingungen und Nutzungsanforderungen bei minimalem Materialeinsatz. Angestrebt wird eine maximale Reduktion des Energiebedarfs zur Raumkonditionierung bei gleichzeitiger Steigerung des Nutzerkomforts. Die entwickelten Systemaufbauten werden mittels Simulationen bzw. messtechnischer Methoden untersucht und nach technisch-funktionalen, baustatischen sowie thermischen Kriterien optimiert.

Abschließend erfolgt erstmalig die Realisierung eines ausgewählten adaptiven Membranfassadenmoduls aus textil- bzw. folienbasierten Außenlagen, Funktionswerkstoffen und einem Leichtmetall-Rahmenprofilsystem im Maßstab 1:1. Dieses kommt an einem Versuchsgebäude zur Testanwendung unter realen Witterungsbedingungen, um die Gebrauchstauglichkeit des Systems bis zur Anwendungsreife zu verifizieren und zu demonstrieren. Dazu wird es an die messtechnische Infrastruktur des Versuchsgebäudes angeschlossen und innerhalb eines Langzeitmonitorings einer intensiven bauphysikalischen Auswertung unterzogen.

Die Forschungsarbeit wird begleitet von einem Konsortium mit Experten aus Wirtschaft, Wissenschaft und institutionellen Partnern. Durch die enge Kooperation mit mittelständischen Unternehmen wird ein unmittelbarer Praxisbezug hergestellt und eine Überführung der Forschungsergebnisse in die Marktwirtschaft begünstigt.