Das Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP und das für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE entwickeln derzeit ein Fassadenmodul, in das eine PV-Anlage zur Energieerzeugung, eine Kleinstwärmepumpe zum Heizen und Kühlen sowie ein dezentrales Lüftungsgerät mit Wärmerückgewinnung integriert ist.
Energieoptimierte Gebäude, intelligente Steuerung und Vernetzung sowie eine wirtschaftliche und klimafreundliche Energieversorgung der Häuser sind zentrale Bestandteile einer erfolgreichen Energie- und Wärmewende. Photovoltaik (PV) wird in einer nachhaltigen Energiezukunft eine bedeutende Rolle spielen – etwa bei der Sanierung von Bestandsfassaden, aber auch wenn es darum geht, den Energiebedarf und -verbrauch von Neubauten zu senken.
Forscherteams am Fraunhofer IBP und am Fraunhofer IEE entwickeln derzeit eine sogenannte EE-Modulfassade (Erneuerbare Energien-Modulfassade), die ein Gebäude umweltfreundlich mit Strom versorgen und damit die Räume beheizen, kühlen und lüften kann. Herzstück des Moduls ist eine PV-Anlage, die mit einer Wärmepumpe als hocheffizientem Wärme- und Kälteerzeuger kombiniert ist, sowie ein dezentrales Lüftungsgerät mit Wärmerückgewinnung. Alle erforderlichen anlagentechnischen Bauteile sind dabei in dem EE-Modul-Fassadenelement untergebracht, wodurch ein hoher Vorfertigungsgrad erreicht wird. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWi) fördert das Verbundforschungsvorhaben. Projektpartner sind die Implenia Fassadentechnik GmbH als Konstrukteur der EE-Modulfassade. Das Unternehmen Lare GmbH Luft- und Kältetechnik entwickelt die Wärmepumpe, und die LTG AG ergänzt den Bereich dezentrale Lüftung.
Minimalinvasive energetische Fassadensanierung ist ein Ziel des Projekts
Ziel des Forschungsprojekts ist die Entwicklung einer kostengünstigen modularen Sanierungs- und Neubaufassade, wobei die Sanierung minimalinvasiv erfolgen soll. „Wir renovieren nicht das komplette Gebäude, sondern nur die Fassade. Die alte Fassade wird künftig durch neue industriell vorgefertigte Module mit integrierter Anlagentechnik ersetzt, was sie somit multifunktional macht und an die neuen Energiestandards anpasst“, erläutert Projektleiter Jan Kaiser vom Fraunhofer IEE. „Die gesamte Heiz-, Kühl- und Lüftungstechnik für den dahinterliegenden Büroraum wird in die Fassade integriert.“
Da sich die Module vorfertigen lassen, können sie von der Stange produziert werden. Planer und Investoren erhielten dadurch eine hohe Kostensicherheit und einen klar definierten Kostenrahmen, so die Wissenschaftlerinnen. Da die Heiz- und Lüftungstechnik bereits integriert sei, müssten keine neuen Rohre im Gebäudeinneren verlegt werden. Die Fassade müsse nur über einen Stromanschluss verfügen, um auch in Zeiten ohne PV-Strom die Räume klimatisieren und lüften zu können. Darüber hinaus sei der Installations- und Abstimmungsaufwand an der Baustelle geringer. Im Idealfall sei kein Auszug der Nutzer notwendig.
Die EE-Modulfassade eignet sich vor allem für Büro-, Verwaltungsgebäude und Schulen, die in Skelettbauweise errichtet wurden. Anstelle von tragenden Wänden halten Stahlbetonstützen die Geschossdecken. Bei der Sanierung werden die alten Fassadenelemente abgenommen, und die neuartigen, geschosshohen Module werden vor der Gebäudestruktur eingehängt. Eine einzelne Technikeinheit der EE-Modulfassade ist 1,25 Meter breit und 30 Zentimeter tief. Jede Einheit kann einen zirka 24 Quadratmeter großen Raum versorgen. Etwa 25 bis 30 Prozent aller Bürogebäude wurden von 1950 bis zirka 1990 in Skelettbauweise errichtet. Sie weisen einen Verbrauch von 3200 Gigawattstunden (GWh) pro Jahr auf. „Mit unserer EE-Modulfassade lässt sich der Verbrauch auf 600 GWh senken. Auch die geringe Sanierungsquote von einem Prozent pro Jahr ließe sich durch den hohen Vorfertigungsgrad steigern“, so Kaiser. Weitere Informationen erhalten Sie auf der Website des Fraunhofer-Instituts.