Entwicklung gekoppelter Fassadentechnologien ausgehend von Gründach- und Hybridfassadenelementen zur Einbindung in KI-gestützte Gebäudeenergiekonzepte (GreenQ)

Zur Bewältigung dieser Anforderungen sollen im Rahmen dieses Projekts multifunktionale Fassadenelemente mit integrierter Gebäudebegrünung bzw. gekoppelter Glas-Glas Photovoltaik – Solarthermie Kollektoren (PVT) zur Unterstützung der Wärme- und Kälteversorgung des Gebäudes entwickelt werden. Einerseits kann Gebäudebegrünung dazu beitragen, den Klimawandel zu bremsen, da bei begrünten Gebäuden weniger Energie zur Innenraum-Klimatisierung benötigt und dadurch weniger C0₂ emittiert wird. Andererseits ist Gebäudebegrünung eine Maßnahme zur Anpassung an den fortschreitenden Klimawandel, da diese die Temperaturen im Gebäudeinneren und in Außenbereichen während Hitzephasen reduzieren hilft und somit die Lebensbedingungen von Menschen verbessern kann.

Im Projekt betrachtete physikalische Effekte von Gebäudebegrünung sind:

1. Kühlung durch Verdunstung von Wasser über die Pflanzenoberfläche und das Substrat, in dem die Pflanzen wachsen
2. Verschattung durch die Pflanzen
3. Vergrößerung der Wärmekapazität des Gebäudes
4. Verringerung von Wärmeverlusten des Gebäudes durch reduzierte Konvektionskoeffizienten an der Gebäudeoberfläche

Diese Effekte werden im Rahmen des Projekts von der HSWT untersucht. Direkte Messungen zur Bewertung des Einflusses von Gebäudebegrünung auf die Innentemperaturen von Gebäuden sind schwierig, da in der Regel nicht mehrere gleichartige Gebäude, die sich nur durch die Existenz bzw. Nichtexistenz von Gebäudebegrünung unterscheiden, für Messungen zur Verfügung stehen. Aus diesem Grund werden Messungen an Testgebäuden (siehe Abbildung 1) durchgeführt. Aus diesen Messungen und Laboruntersuchungen werden Parameter zu den oben genannten physikalischen Effekten ermittelt. Es wird ein physikalisches Modell für Gebäudebegrünung erarbeitet, in dem die ermittelten Parameter genutzt werden, um über ein daraus erstelltes Software-Tool den Begrünungseinfluss auf realitätstreue Wohngebäude bewerten zu können. Mit Hilfe des erstellten Software-Tools werden die Gebäudebegrünungen dann für reale Gebäude ausgelegt.

Dabei werden folgende Punkte bearbeitet:

1. Anpassung bestehender Teststände und neuer Laborversuche zur Untersuchung von Begrünungselementen auch an Fassaden und in Kombination mit Bewässerungssystemen
2. Entwicklung eines physikalischen Modells für Dach- und Fassadenbegrünungselemente in Kombination mit Bewässerungssystemen
3. Bestimmung von Modellparametern durch Teststandsmessungen und Laborversuche sowie Entwicklung und Validierung eines Berechnungswerkzeuges
4. Thermische Auslegung der Begrünungselemente sowie der Regelstrategie für Bewässerung und Hydraulik unter Verwendung des entwickelten Berechnungswerkzeuges
5. Bewertung der Messdaten von Projektpartnern

Besonderes Augenmerk liegt auf der Erarbeitung von Bewässerungsstrategien für die Begrünungen. Von der Art der Bewässerung hängt die Kühlleistung der Begrünung ab. Weiter wird untersucht, wie die Kühlleistung durch angebundene hydraulische Systeme (Wärmeübertrager) in Gebäuden bestmöglich verteilt werden kann.

Neben der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf (HSWT) sind folgende Institutionen und Unternehmen an dem Projekt beteiligt:

• Bauhaus Universität Weimar
• eft-system GmbH
• Flachglas Sülzfeld GmbH
• Adaptis Technologies Canada Inc.
• ZinCo GmbH