'Fassadenladen' - Hochtechnologie mit biogenen Werkstoffen - Ein universeller Baukasten als Neuinterpretation des Fensterladens (02/2016 – 07/2018)

Horizontale Profilanordnung (Sicht-/Blendschutz, Südfassaden) (Quelle: Peter Bonfig)

Ziel des Forschungsvorhabens war die Entwicklung der Baukomponente sowie der Bau und Test von Funktionsmodellen im Sinne eines modularen Baukastensystems. Dieser Ansatz soll dabei insbesondere eine funktionale Flexibilität ermöglichen – für den Einsatz in Neubauten (Wohnungs- und Bürogebäude) sowie im Gebäudebestand. Das Teilvorhaben der TH Nürnberg widmete sich der wissenschaftlichen Begleitung und Koordinierung des Gesamtprojektes sowie der systematischen Entwicklung von Lösungsprinzipien für die Geometrie der Profile und für die Flächenbelegung des Fassadenladens. Die Untersuchungen unterstützten dabei Computersimulationen und Arbeitsmodelle.

Für die Herstellung des Fassadenladens galt es einen geeigneten biogenen Werkstoff bereitzustellen, der die geforderten Spezifikationen erfüllt. Im Gegensatz zu Holzwerkstoffen sind biogene Werkstoffe auch in lichtdurchlässigen Varianten verfügbar. Damit können die gestiegenen Anforderungen an eine effiziente Tageslichtnutzung in optimaler Weise erfüllt werden. Durch den Einsatz von Extrusion als Herstellungs- und Verarbeitungstechnik ergeben sich im Vergleich zu tradierten Fensterläden aus Holz erweiterte technische Merkmale. Als Material kommen thermoplastische Biokunststoffe mit einem sehr hohen Anteil an nachwachsenden Rohstoffen zum Einsatz, für die die strahlungsphysikalischen und lichttechnischen Eigenschaften (Transmission, Reflexion, Absorption, Emission) ermittelt wurden.

Auf Basis des mit Peter Bonfig entwickelten Extrusionsprofils wurden unterschiedliche Belegungs- varianten und Konzepte für die Profilbefestigung erarbeitet, visualisiert und bewertet – begleitet vom Bau von Mustern und Funktionsmodellen im Maßstab 1:1. Darüber hinaus erfolgten Simulationen von Einbausituationen, insbesondere für Marktstudien beziehungsweise Akzeptanztests. Neben der Auswahl der Funktionsmodelle für die Testdurchgänge an den Prüfeinrichtungen erfolgten erste Schritte einer Systematisierung von Schnittstellen zum Gebäude für Fallstudien und spätere Demonstrationsprojekte.

Im Gegensatz zu den Standardprodukten handelt es sich bei dem Fassadenladen um ein teiltransparentes, flexibles und mehrschichtiges System aus einem biogenen Werkstoff, das in dieser Art von üblichen Berechnungsmethoden nicht vollständig abgebildet werden kann. Zur Bestimmung und Beurteilung der energetischen und lichttechnischen Eigenschaften wurde das Berechnungsmodell der VDI 6007- 2 weiterentwickelt und in der Simulationsumgebung „EES“ umgesetzt. Die Ergebnisse wurden mit an Prüfständen des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik (im Labor und in situ) gemessenen Werten evaluiert und bestätigt. 

Mit dem Fassadenladen wurde für den Fassadenbereich eine neue Baukomponente aus nachwachsenden Rohstoffen entwickelt. Zentrales Bauteil ist ein extrudiertes, neuartiges Profil für die Flächenbelegung aus einem Biopolymercompound. Die Projektarbeiten zeigen, dass biobasierte Sonnenschutzsysteme eine nachhaltige Alternative zum Einsatz von Standardprodukten aus Aluminium oder PVC in der Fassade darstellen.

Projektdatenblatt

Ergebnisblatt

Abschlussbericht

Projektleitung

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

Weitere Informationen

Technische Hochschule Nürnberg

Fakultät Architektur
mit Dr.-Ing. Peter Bonfig, Freier Architekt
Ing. M.A. Architekt Marcel Neberich

Fakultät Bauingenieurwesen
Prof. Dr.-Ing. Eric Simon
Dr.-Ing. Ute Keßner
Simon Thomas B.Sc.

Fakultät Betriebswirtschaft
Prof. Dr. Ralph Blum
Laura Roos

Fakultät Maschinenbau und Versorgungstechnik
Prof. Dr. Wolfram Stephan
Dipl.-Ing. (FH) Mario Franz

Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg
Lehrstuhl für Kunststofftechnik
Dipl.-Ing. Katharina Kurth

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

TECNARO GmbH
74360 Ilsfeld-Auenstein
Dr. rer.nat. Michael Schweizer

Joma-Polytec GmbH
72411 Bodelshausen
M.Sc. Matthias Berndorfer
Wolfgang Wölki

ROMA KG
89331 Burgau
Christian Täumler
Christian Könitzer

Publikationen

Krippner, Roland; Bonfig, Peter: The ‘Fassadenladen‘ (facade shutter) – A New Interpretation of the Window Shutter, with Biogenic Materials. [JCEA-E 20200410-1]. In: JCEA - Journal of Civil Engineering and Architecture, Volume 14, Number 7, July (Serial Number 152)/2020, pp. 367-376.
http://www.davidpublisher.com/Article/index?id=43536.html <07.11.2021>

Bauer: Nachhaltiger Sonnenschutz. Neuinterpretation des Fensterladens mit Biokunststoffen. In: OHM-Journal, 01 [01.07.2020]/2020, S. 36–39.

Metzger, Matthias: Quantensprung: Transparentes Glas, das es in sich hat. In: Sicht- + Sonnenschutz. Raumkomfort und Gebäudehülle, 1/2020, S. (48–)49.

Krippner, Bonfig: Fassadenladen – Neuinterpretation des Fensterladens mit biogenen Werkstoffen. In: Andreas Karweger (Hrsg.): 14th Conference on Advanced Building Skins. 28-29 October 2019, Bern, Switzerland. Hrsg. v.: Advanced Building Skins GmbH. Proceedings. Lucerne 2019, pp. 657-667.
https://abs.green/files/pdf/content-2019.pdf <07.11.2021>

Sigmund, Bettina: Neuartige Sonnenschutzelemente nach Vorbildern aus der Natur. Neuartige Baukomponenten für innovative und variable Sonnenschutzelemente optimieren den Status quo durch biobasierte Materialien und bionische Vorbilder. Fassadenladen aus nachwachsenden Biopolymeren. München: DETAIL Business Information GmbH, 22.07.2019.
https://www.detail.de/artikel/neuartige-sonnenschutzelemente-nach-vorbildern-aus-der-natur-34433/ <07.11.2021>

Franz, Mario; Schade, Almuth; Stephan, Wolfram: Beurteilung Innovativer Fassadenladenkonzepte – Erweiterung der VDI 6007‐2. In: Petra von Both; Andreas Wagner (Hrsg.): BauSIM2018 - 7. Deutsch-Österreichische IBPSA-Konferenz. 26.-28. September 2018, Karlsruhe, Germany. Tagungsband. Karlsruhe: KIT – Karlsruher Institut für Technologie, September/2018, S. 431–438.

Biokunststoff an der Fassade. In: baustoffpraxis. Fachmagazin für Produkte, Technik, Verarbeitung, 35. Jg., 9/2016, S. 39.

Pätzold, Kerstin: So einen Fassadenladen gibt's noch nicht. In: Sicht und Sonnenschutz, 14. Jg., 5/2016, S. 56-57.

Vorträge 

The ‘Fassadenladen‘ (facade shutter). High technology with biogenic materials – A universal construction kit as a new interpretation of the window shutter. Veranstaltung: [7. Kooperationsforum] Biopolymere. Session 3 - BioEconomy Funding & Innovations. Organisation: Bayern Innovativ GmbH, Nürnberg. Online-Forum and Partnering, 05.11.2020.

Fassadenladen – Neuinterpretation des Fensterladens mit biogenen Werkstoffen. Veranstaltung: 14th Conference on Advanced Building Skins 2019. Session Block D1: Optimierung der Gebäudehülle mit nachhaltigen Fassaden. Organisation: Advanced Building Skins GmbH, Lucerne. Bern, Congress Center Kursaal / Room: Szenario 2, 28.10.2019.

Sanierungsstrategien im Bestandsbau: Holz, Nachwachsende Rohstoffe, Photovoltaik. Veranstaltung: INA – Innovationscluster Nachhaltigkeit / Workshop. Organisation: SolarInput e.V., Erfurt. Erfurt, PV Crystalox Solar Silicon GmbH, 30.11.2017.

„Profilelement zur Abdeckung einer Gebäudehülle“ – Patent Nr. 10 2018 106 519.1, Inhaber: Technische Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm, Erfinder: Peter Bonfig und Roland Krippner

Im Rahmen von „FabioW – ‘Fassadenladen‘ - Hochtechnologie mit biogenen Werkstoffen – Ein universeller Baukasten als Neuinterpretation des Fensterladens“ (FKZ: 22031012; 02/2016 - 07/2018) erfolgte eine spezielle Profilentwicklung auf Basis eines technischen Biopolymers. 

Das interdisziplinäre Verbundprojekt (Leitung Prof. Dr. Roland Krippner) mit Forschern der Technischen Hochschule Nürnberg, des Lehrstuhls für Kunststofftechnik, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg und dem Fraunhofer-Institut für Bauphysik, Abteilung Energiesysteme sowie drei Industriepartnern mündete in die Entwicklung eines Profils aus biogenem Kunststoff, das variantenreich addiert als außenliegender effektiver Sonnenschutz von Glasfassaden dient und dabei gleichzeitig die Tageslichtnutzung und Lüftung des Innenraums gleichermaßen im Blick hat. Die Wirkungsweise und Form des stranggepressten Kunststoffprofils, mit einem tragfähigen Hohlprofil im Zentrum und in der Materialstärke zu den Enden hin ausgedünnten Flügeln, ist transluzenten Blättern nachempfunden, die überlagert und von Luft umströmt nicht nur einen wirkungsvollen Sonnenschirm bilden, sondern gleichzeitig ein sehr lebendiges Spiel von Licht und (Halb-) Schatten erzeugen.