Ansatz
Durch Fassadenmodule mit integrierter Gebäudetechnik, zu denen die Fraunhofer-Institute für Bauphysik (IBP) sowie für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik (IEE) forschen, lässt sich erneuerbare Energie in der Gebäudehülle gewinnen und vor Ort nutzen. Damit wird eine energieeffiziente Sanierung allein durch den Fassadenaustausch möglich.
Die Erneuerbare-Energien-Modulfassade, in Kurzform EE-Modulfassade, ist so ausgestattet, dass sie die dahinterliegenden Räume heizen, kühlen und lüften kann. Dafür sind in die aus EE-Modulen bestehende Gebäudehülle ein Photovoltaikelement zur Energieerzeugung, eine Wärmepumpe zum Heizen und Kühlen in kleinstem Format sowie ein Lüftungsgerät mit Wärmerückgewinnung integriert. Durch den hohen Vorfertigungsgrad der Module, die mit allen notwendigen Bauteilen ausgestattet sind, ist ein Einsatz dieser Technik in der Breite anwendbar und zwar sowohl im Neubau wie auch bei der nachhaltigen und energieeffizienten Sanierung von Bestandsgebäuden.
Das Verbundforschungsvorhaben der Fraunhofer-Institute für Bauphysik IBP und für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE zielt darauf ab, eine kostengünstige modulare Sanierungs- und Neubaufassade zu entwickeln, und wird vom Bundeswirtschaftsministerium gefördert. Projektpartner sind die Implenia Fassadentechnik GmbH für die Konstruktion der Erneuerbaren-Energie-Modulfassade, die Lare GmbH Luft- und Kältetechnik für die Entwicklung der Wärmepumpe sowie die LTG AG im Bereich dezentraler Lüftung.
- Innovation
- Serielles Sanieren
- Smart / Digital
Datenblatt:
Themenfeld
Serielle Sanierung, Gebäudehülle
Art der Innovation
Systemlösung (Gebäudehülle und TGA)
Reifegrad
Demonstrationsreif / in Pilotierung
Initiator
Forschungsinstitute
Funktion & Montage
Die PV-Anlage versorgt die Technikkomponenten mit Strom. Eine davon ist die Wärmepumpe, die Wärme und Kälte produziert und die intelligent gesteuert wird. Aus einer Einheit Strom generiert sie drei bis vier Einheiten Wärme. Über einen Ventilatorkonvektor, der hinter dem PV-Element montiert ist, entzieht sie der Außenluft Wärme und gibt sie, ebenfalls über einen Ventilatorkonvektor, als Heizwärme an den dahinterliegenden Raum ab.
Für die Kühlungsfunktion ist es der umgekehrte Prozess: sie entzieht der Innenluft Wärme und führt diese an die Außenluft ab. Eine integrierte dezentrale Lüftungseinheit regelt den Luftwechsel und die Wärmerückgewinnung. Dafür wird vergleichsweise weniger Strom gebraucht, denn aufgrund einer zielgerichteten Verschaltung der Luftklappe ist nur ein Ventilator für beide Prozesse notwendig. Dabei wird zyklisch zwischen Zu- und Abluftbetrieb abgewechselt. Darüber hinaus sorgen Vakuum-Dämmelemente mit hoher Dämmleistung für Wärmeschutz.
Durch die Skelettbauweise ist eine schnelle Montage an Gebäuden möglich. Bei dieser Baukonstruktion werden die Geschossdecken nicht durch tragende Wände, sondern von Unterzügen und Stahlbetonstützen gehalten. Daher können bei einem Austausch der Fassade, z.B. im Rahmen einer Sanierung, die alten Fassadenelemente (Außenwand) ohne Probleme demontiert und die neuen EE-Fassadenmodule, die die Höhe eines Geschosses umfassen, vor der Gebäudestruktur eingehängt werden.
Ziele & Erfolge
Durch das innovative Konzept sind bei der neuen EE-Modulfassade Wärme- und Sonnenschutz optimal aufeinander abgestimmt bei gleichzeitig geringem Bedarf an Energie und hohem Nutzungskomfort. Der hohe Vorfertigungsgrad der Module und die Möglichkeit, sie in standardisierter Ausführung und auf Masse produzieren zu können, optimiert Kosten-und Terminsicherheit für Investoren.
Der Aufwand bei der Installation einer EE-Modulfassade und die Abstimmungserfordernisse an der Baustelle sind vergleichsweise gering. Die Montage bzw. der Austausch der Fassadenmodule benötigt nur wenige Stunden und das Verfahren erfordert keinen Auszug der Personen, die die Räume nutzen. Die innovative Technik ermöglich insofern, dass die Bedingungen für eine zukünftige Markteinführung günstig und niedrigschwellig sind und ihr Einsatz flächendeckend zum Tragen kommen kann.
Zahlen & Daten
Die energetische Sanierung mittels Modulfassaden senkt den Stromverbrauch in Gebäuden drastisch: Weist ein Bürogebäude in Skelettbauweise aus den Jahren 1950 – 1990 durchschnittlich einen Verbrauch von 3.200 Gigawattstunden (GWh) pro Jahr auf, so ist der Verbrauch nach der Sanierung auf 600 GWh gesunken.
Gigawattstunden (GWh) Stromverbrauch vor Sanierung
Ein unsaniertes Bürogebäude in Skelettbauweise aus den Jahren 1950 – 1990 weißt durchschnittlich einen Stromverbrauch von 3.200 GWh pro Jahr auf.
Gigawattstunden (GWh) Stromverbrauch nach Sanierung
Mit der EE-Modulfassade lässt sich der Verbrauch in deisen Gebäuden auf 600 GWh pro Jahr senken.
