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Vorgefertigte, thermisch aktive Sandwich-Fassadenelemente

Vorgefertigte, thermisch aktive Sandwich-Fassadenelemente
Bestandsgebäude »minimalinvasiv« sanieren

Schnitt durch Bestandswand mit neuem Sandwichfassaden-Element
Schnitt durch Bestandswand mit neuem Sandwichfassaden-Element. Grafik: IZES gGmbH, Arbeitsfeld Technische Innovationen, Dr.-Ing. Christoph Schmidt

Im Rahmen des Forschungsprojekts »Lexu_Plus« haben Partner aus Forschung und Industrie vorgefertigte, thermisch aktive Sandwich-Fassadenelemente entwickelt, mit deren Hilfe Bestandsbauten von außen energetisch wirksam und »minimalinvasiv« saniert werden können.

Eine Besonderheit der Sandwich-Fassadenelemente liegt darin, dass sie multifunktional ausgestaltet wurden. Neben einem Fassaden-/Massivabsorber enthalten sie auch eine Wärmedämmschicht sowie eine Wandtemperierung. Damit erfüllen die Bauteile  neben statischen auch energetische Funktionen wie Energiegewinnung und -speicherung sowie Temperierung und Dämmung.

Vorteile der Wandtemperierung

Die Idee der außenliegenden Wandtemperierung bietet mehrere Vorteile:

  • Sie ermöglicht die thermische Sanierung von Bestandsgebäuden minimalinvasiv »von außen«, auch im bewohnten Zustand.
  • Zusätzlich können durch das Anbringen von Flächentemperierungen an Bestandsgebäuden (und die Lage der Temperierungsebene im Wandquerschnitt) sehr niedrige Vorlauftemperaturen nutzbar gemacht werden. Insofern eignet sich eine außenliegende Wandtemperierung insbesondere für den Einsatz mit Wärmepumpen und ist somit ein möglicher Lösungsweg für die dringend anstehende Wärmewende im Gebäudebestand.
  • Schließlich lässt sich damit auch zusätzlich die massive Gebäudestruktur als Speicher nutzbar machen.

Gebäude als wiederaufladbare Betonbatterie nutzen

Aufbau der Sandwich-Fassadenelemente

Die TU Kaiserslautern (TUK) ist universitärer Forschungspartner im Projekt »Lexu_Plus« und übernimmt dabei u.a. die statische Entwicklung der mehrschichtigen Betonfertigbauteile.

Prof. Dr.-Ing. Matthias Pahn vom Fachgebiet Massivbau und Baukonstruktion an der TUK erläutert deren Aufbau: „In ihrem vollen Funktionsumfang bestehen die Sandwich-Fassadenelemente jeweils aus zwei dünnen faserkunststoffbewehrten Beton-Deckschichten aus Hochleistungsfeinbeton mit integrierter thermischer Aktivierung für Wandtemperierung und Fassadenabsorber sowie einer mittig angeordneten Kerndämmung. Durch die Weiterentwicklung zum voll vorgefertigten Sandwich-Fassadenelement sind zudem geeignete Verbindungs- sowie Befestigungsmittel notwendig, um die SF-Elemente kraftschlüssig mit den Betondeckschichten zu verbinden und in der Bestandswand zu verankern.“

Als Verbindungs- sowie Befestigungsmittel nutzen die Forscher faserverstärkten Kunststoff (FVK), da im Gegensatz zu Befestigungen aus Stahl bei FVK keine Korrosionsgefahr besteht. Zudem ermöglicht die geringe Wärmeleitfähigkeit eine nahezu wärmebrückenfreie und damit energieeffiziente Verbindung der Komponenten. Das Befestigungsmittel fixiert das SF-Element mit möglichst wenig Aufwand – unter Berücksichtigung der Montage auf der Baustelle – an der Bestandswand.

Innovative Verbindungstechnik für Carbonbeton-Fassadenplatten

Zur Vorgeschichte des Projekts

Seit 2006 beschäftigt sich die IZES gGmbH mit der Idee der außenliegenden Wandtemperierung. Dabei handelt es sich um eine Flächentemperierung für Bestandsgebäude, welche zwischen der Bestandswand und einem neuen Wärmdämmverbundsystem aufgebracht wird.

Im Projekt »Lexu« (2006 bis 2009) wurden die Grundlagen der außenliegenden Wandtemperierung erarbeitet, Muster- und Laborwände erstellt und auch Systemkosten für verschiedene Umsetzungsvarianten ermittelt. Im Nachfolgerprojekt »Lexu II« (2012 bis 2019) konnte unter anderem eine Feldtestfläche mit der außenliegenden Wandtemperierung umgesetzt werden. Damit wurden gezielt Daten aus dem realen Betrieb gewonnen und ausgewertet. Dies machte es u.a. möglich, Optimierungspotenziale auf dem Weg in die Baupraxis zu identifizieren.

Das aktuelle Forschungsprojekt »Lexu_Plus« greift nun die Idee der außenliegenden Wandtemperierung von IZES auf und stützt sich dabei auf die Ergebnisse der beiden Vorgängerprojekte. Neu ist, dass die thermische Funktion nun in Sandwich-Fassadenelemente integriert wird und der Vorfertigungsgrad der Bauteile deutlich erhöht wurde, um deren Wirtschaftlichkeit zu verbessern.


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