Einsatz von Grünfassaden zur Reduzierung des Kühlenergiebedarfs fassadenintegrierter dezentraler Gebäudetechnik in Schul- und Verwaltungsgebäuden (02/2019-07/2021)

Rednitzhembach, Technikum/Fassadenversuchsstand, Begrünungssysteme (Quelle: Boris Bott)

Einen wichtigen Ansatz für die Planung und den Bau nachhaltiger und energieeffizienter Gebäude stellen dezentralen, fassadenintegrierten Lüftungssystemen (DFL) dar, die anliegende Innenräume direkt mit Frischluft versorgen und innerhalb der Fassade verbaut werden. Eine Vorkühlung dieses Bereiches können Grünfassaden leisten. Pflanzen gelten darüber hinaus auch als wichtige Faktoren für ein natur- und nutzerfreundliches Wohn- und Arbeitsumfeld. 

In ersten Schritten wurden Lösungsstrategien für die Fassadenkombination mit vier verschiedenen Begrünungen erarbeitet, begleitet von computerbasierten Simulationen. An dem Versuchsstand auf dem Gelände des Technikums der Technischen Hochschule Nürnberg in Rednitzhembach wurden im (Früh-)Sommer 2020 und 2021 erfolgreich Messungen durchgeführt. Nach Evaluierung der Untersuchungen in Rednitzhembach erfolgte ergänzend im Sommer 2020 und 2021 ein optimierter Versuchsaufbau am VERU-Versuchsgebäude des Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP in Holzkirchen.

Die Messungen am Versuchsstand in Rednitzhemnach ergeben, dass eine Ansaugung im unteren Brüstungsabschnitt etwas niedrigere Ansauglufttemperaturen und damit ein größeres Einsparpotential hinsichtlich des Kühlenergieverbrauchs gegenüber dem Referenzfall liefert. Thermisch-dynamische Simulationsberechnungen zeigen in der Kühlperiode von Mai bis September ein Einsparpotential beim Kühlenergiebedarf und bei den CO2-Emissionen für die Musterräume des Versuchsstands zwischen 23 % und 43 %. Im Vergleich zu den Ergebnissen für den Fassadenversuchsstand stellen sich für das simulierte Einzelbüro geringere Einsparpotentiale (7 % bis 25 %) ein. 

Bei den Messungen in Holzkirchen zeigt sich, dass an warmen Tagen mit hoher solarer Einstrahlung die Raumlufttemperatur im Referenzraum immer etwas höher steigt als im Testraum mit Begrünung. Über den Tag, insbesondere bei hoher solarer Einstrahlung, liegt die Ansaugtemperatur beim Testraum um bis zu 3–4 K niedriger als beim Referenzraum, da sich der Ansaugbereich, geschützt durch die Begrünung, nicht so stark aufheizt. Im Wesentlichen belegen die durchgeführten Untersuchungen zwei Effekte zur Verbesserung des sommerlichen Wärmeverhaltens an der begrünten Fassade. Einerseits führt die Begrünung zu einer Reduzierung der Ansauglufttemperatur der fassadenintegrierten, dezentralen Lüftungsgeräte. Andererseits trägt die Verschattung zu einer niedrigeren Fassadentemperatur bei, wodurch sich die solaren Einträge in den Raum reduzieren.

Das Projekt GreenFaBS hat für das aktuell bedeutsame Praxis- und Forschungsfeld Fassadenbegrünung umfangreiche Messwerte erarbeitet und bereitgestellt. Neben den Potentialen bei der Schnittstelle mit DFL werden weitere Effekte wie niedrige Fassadenoberflächentemperaturen belegt. Bei der Bewertung der Ergebnisse ist zu berücksichtigen, dass der THN-Versuchsstand als Leichtbau fehlende Speichermassen aufweist; auch führen die unterschiedlichen Versuchsanordnungen zu abweichenden Werten. Ein direkter Vergleich der Ergebnisse ist nur eingeschränkt möglich.

Projektdatenblatt

Abschlussbericht

Projektleitung

Prof. Dr.-Ing. Roland Krippner
Fakultät Architektur
Technische Hochschule Nürnberg
roland.krippneratth-nuernbergPunktde

Technische Hochschule Nürnberg

Fakultät Architektur
M.A. Boris Bott (wiss. Ma.)
Nicola Warncke (stud. Mitarbeit)
Sebastian Freyer (stud. Mitarbeit)

Fakultät Maschinenbau und Versorgungstechnik
Institut für Energie und Gebäude - ieg
Prof. Dr. Wolfram Stephan
Dipl.-Ing. (FH) Mario Franz

Nuernberg Campus of Technology
Automatisierungstechnik
Prof. Dr.-Ing. Ronald Schmidt-Vollus
M.Sc. Michael Dietz

TROX GmbH
Neukirchen-Vluyn
Klaus-Dieser Wolf

BuGG Bundesverband GebäudeGrün e. V.
Berlin/Saarbrücken 
Dr. Gunter Mann
Prof. Dr.-Ing. Nicole Pfoser
Sylvia van Meegen


Fraunhofer-Institut für Bauphysik
Standort Holzkirchen
Abteilung Energiesysteme
Dipl.-Ing. (FH) Herbert Sinnesbichler
Dipl.-Ing. Almuth Schade

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz, Berlin
über Projektträger Jülich
Fachbereich Energieeffizienz in Gebäuden (ESN1) / Energieoptimierte Gebäude und Quartiere - dezentrale und solare Energieversorgung im Förderprogramm „7. Energieforschungsprogramm“

PTJ - Energieoptimierte Gebäude und Quartiere – dezentrale und solare Energieversorgung 

Förderkennzeichen: 03ET1636A, 03ET1636B

Publikationen

Krippner, Roland; Franz, Mario; Schade, Almuth; Sinnesbichler, Herbert; Stefan, Wolfram; Bott, Boris: Reduzierung des Kühlenergiebedarfs dezentraler Fassadenlüftung. Fassadenbegrünung und Gebäudetechnik. In: GebäudeGrün. Dach Fassade Raum Grün, 2/2022, S. 26–31.

Krippner, Roland; Bott, Boris; Stefan, Wolfram; Franz, Mario; Sinnesbichler, Herbert; Schade, Almuth: EnOB: GreenFaBs (02/2019-02/2021). Einsatz von Grünfassaden zur Reduzierung des Kühlenergiebedarfs fassadenintegrierter dezentraler Gebäudetechnik (Schul- und Verwaltungsgebäude). In: Pfeiffer, Diana; Thrän, Daniela (Hrsg.): Fachkonferenz Reader Energetische Biomassenutzung. Gemeinsame Fachkonferenz der BMWi-Forschungsnetzwerke Bioenergie und Energiewendebauen. Digitalisieren - Sektoren koppeln - Flexibilisieren. Systemische Integration der Bioenergie & weiterer erneuerbarer Energien in Gebäuden und Quartieren. 24.11.2020, S.136-137.

Bauer, Jasmin: Fassade in Grün. Gebäudefassaden für klimaneutrale und lebenswerte Städte. In: OHM-Journal, 01 [01.07.2020]/2020, S. 24–27.

Grünfassade als Klimaanlage. Im Technikum Rednitzhembach wurde neuer Versuchsstand für ein Forschungsprojekt zur Energieeffizienz vorgestellt. In: Schwabacher Tageblatt [Nürnberg Nachrichten], 24.10.2019, S. L25. 

Posterpräsentationen 

Krippner, Bott, Stephan, Franz, Sinnesbichler, Schade: EnOB: GreenFaBS (02/2019 – 07/2021) (I+II). Einsatz von Grünfassaden zur Reduzierung des Kühlenergiebedarfs fassadenintegrierter dezentraler Gebäudetechnik (Schul- und Verwaltungsgebäude). Veranstaltung: Die Lange Nacht der Wissenschaften 2022. Posterpräsentation. Organisation: Technische Hochschule Nürnberg / Fakultät Architektur, Bahnhofstraße 90, Foyer. Nürnberg, Ausstellung 21. Mai bis 01. Juni 2022.

Krippner, Bott, Stephan, Franz, Sinnesbichler, Schade: EnOB: GreenFaBS (02/2019 – 07/2021). Einsatz von Grünfassaden zur Reduzierung des Kühlenergiebedarfs fassadenintegrierter dezentraler Gebäudetechnik (Schul- und Verwaltungsgebäude). Veranstaltung: BuGG-Tag der Forschung & Lehre 2022. Stuttgart, 10. Mai 2022.

Krippner, Bott, Stephan, Franz, Sinnesbichler, Schade: EnOB: GreenFaBS (02/2019 – 01/2021). Einsatz von Grünfassaden zur Reduzierung des Kühlenergiebedarfs fassadenintegrierter dezentraler Gebäudetechnik (Schul- und Verwaltungsgebäude). Veranstaltung: Fachkonferenz der BMWi Forschungsnetzwerke Bioenergie und Energiewendebauen [Digitalisieren – Sektoren koppeln – Flexibilisieren | Systemische Integration der Bioenergie & weiterer erneuerbarer Energien in Gebäuden & Quartieren]. Berlin [Online Konferenz], 24. November 2020. 

Vorträge 

Fassadengrün plus – Regionale Flora und Gebäude-/Solartechnik in der Vertikalen. Veranstaltung: Green Thursday. Nürnberg, Kulturwerkstatt Auf AEG - Kulturbüro Muggenhof, 21.07.2022.

EnOB: GreenFaBS – Einsatz von Grünfassaden zur Reduzierung des Kühlenergiebedarfs von DFL. Veranstaltung: 3. Kongress Energiewendebauen: Mit Innovationen gemeinsam die Energiewende WUPPen. Session: Kurzpitches aus den Forschungsprojekten der Forschungsinitiative Energiewendebauen. Wuppertal: Solar Campus in Wuppertal/ Eventhalle, 09.06.2022.

Einführung GreenPlus – Architektur und (Lehr-)Forschung (für Klimaneutralität). Veranstaltung: Die Lange Nacht der Wissenschaften 2022. Nürnberg, Technische Hochschule Nürnberg / Fakultät Architektur, Bahnhofstraße 90, Raum BB.002, 21.05.2022.

Begrünte Fassaden und ‘Plus-Nutzungen’ – Zu Potentialen von System-Kombinationen in der Vertikalen. Vorstellung der Forschungsprojekte EnOB: GreenFaBS, GreenPV und GreenFaCe. Veranstaltung: BuGG-Tag der Forschung und Lehre Gebäudegrün. Stuttgart, Maritim Hotel Stuttgart, 10.05.2022.