EnOB: HLBhybrid – Entwicklung innovativer (schlanker und hochwär- medämmender) Fassaden-Sandwichelemente unter Verwendung von Holzleichtbeton und ligninbasierter, hochporöser Aerogel-Dämmung sowie nanostrukturierter Dämmung auf Basis von synthetisch amorpher Kiesel- säure (01/2023-12/2024)

Bearbeitung u.a. mit: Institut für Energie und Gebäude - ieg (ohm); Tech- nische Universität Hamburg / Institut für Thermische Verfahrenstechnik (V-8); Kauer | Brodmeier | Peter, Architekten & Ingenieure GmbH, Würz- burg/Regensburg; Hofmann & Tibad Beratende Ingenieure, PartG mbB, Regensburg; Möhler + Partner Ingenieure AG - Beratende Ingenieure für Schallschutz und Bauphysik, München; Meier Betonwerke GmbH, Lauter- hofen; Kingspan Insulation GmbH & Co.KG, Ibbenbüren

Mitarbeiter: N.N. und Dr.-Ing. Peter Bonfig, Bamberg
Förderung: BMWK – Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz, Berlin (über Projektträger Jülich, Fachbereich Energieeffizienz in Gebäu- den (ESN1)) / Energieoptimierte Gebäude und Quartiere – dezentrale und solare Energieversorgung
Förderkennzeichen: 03EN1072A, 03EN1072B

Das Forschungsvorhaben thematisiert wesentliche Bereiche aktueller Herausforderungen von Architektur und Stadtplanung hinsichtlich Energie- und Ressourcenwende sowie Klimaanpassungsstrategien. Dabei ist eine wesentliche Zukunftsaufgabe die energetische Ertüchtigung der Altbauten.

Die Bundesregierung hat sich zum Ziel gesetzt, dass der Gebäudebe- stand bis 2050 nahezu klimaneutral sein soll.

Zentrales Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung nichttragender, hoch- wärmedämmender, schlanker, stabiler und wirtschaftlich herstellbarer, raumhoher Fassaden-Sandwichelemente für den Geschoßwohnungs- und den Bürobau unter Verwendung eines möglichst hohen Anteils an regene- rativen Baustoffen bei den Aufbauten und Schichtenfolgen. Diese setzen sich zusammen aus verschiedenen Lagen von Holzleichtbeton (HLB) und mikro- bis nanostrukturierten Dämmstoffen. In der Kombination und Weiterentwicklung dieser beiden Materialwelten besteht ein vielverspre- chender Ansatz für ein nachhaltiges und wirtschaftliches Fassadenbau- teil. Dabei eignet sich HLB aufgrund seiner stofflichen und ästhetischen Qualitäten auch zur Verwendung für sichtoffene Oberflächengestaltungen in Fassade und Innenraum.

Das Aufzeigen von Alternativen zum großen Bedarf an Baustoffen, die aus fossilen Rohstoffen oder mit einem hohen Aufwand an Primärenergie her- gestellt werden, ist ein weiterer Fokus der angestrebten Forschungsarbeit. Eine ressourcenschonende und ökologische Bauweise bei Neubauten und der Sanierung des Gebäudebestandes trägt, besonders durch den Flächengewinn beim Einsatz von sehr schlanken Außenwänden, in vieler- lei Hinsicht auch zur Einsparung von Primärenergie und CO2-Emissionen bei. Dieser Ansatz erfordert kompakte Fassadenkonstruktionen mit hoher Wärmedämmleistung, die gleichzeitig die Anforderungen an Schalldäm- mung gegen Außenlärm erfüllen, um auf räumlich begrenzten Flächen zusätzliche Wohnungen und auch Büros zu ermöglichen.

Die Entwicklung zielt auf ein nachhaltiges Bauteil, das sich durch einfache und robuste Herstellung sowie praktikable Montage auf der Baustelle auszeichnet. Insbesondere soll durch die primäre Verwendung von Holz
– Holzverbundwerkstoffe und Holzreste (als Zuschlagsmaterial) sowie Holzbestandteile (Lignin), als ökologische Rohstoffe – ein Beitrag zur CO2-Einsparung und Ressourceneffizienz im Bauen geleistet werden. Da- bei werden die angestrebten Vorteile auch bezüglich Umweltwirkung (z.B. CO2 Belastung) und Ressourceninanspruchnahme (Energie und Flächen) bewertet.

Die Arbeiten umfassen die Optimierung der Materialien Holzleichtbe-
ton und ligninbasierte, hochporöse Aerogele. Daran anknüpfend erfolgt zunächst mit Plattenwerkstoffen aus nanostrukturierter Dämmung auf Basis von synthetisch amorpher Kieselsäure die Entwicklung eines mehrschichtigen Fassaden-Sandwichelements bis hin zur Realisierung von Funktionsmodellen im Maßstab 1:1. Neben einer Systematisierung der Konstruktions- und Fügungsprinzipien des Fassadenbauteils werden diese Arbeiten begleitet von mechanischen und bauphysikalischen Prü- fungen sowie einer ökologischen Bewertung der eingesetzten Baustoffe und Aufbauten.

Projektdatenblatt

Projektleitung

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

Bearbeitung u.a. mit: Institut für Energie und Gebäude - ieg (ohm); Technische Universität Hamburg / Institut für Thermische Verfahrenstechnik (V-8); Kauer | Brodmeier | Peter, Architekten & Ingenieure GmbH, Würzburg; Möhler + Partner Ingenieure AG - Beratende Ingenieure für Schallschutz und Bauphysik, München; Meier Betonwerke GmbH, Lauterhofen; Kingspan Insulation GmbH & Co.KG, Ibbenbüren Förderung: BMWK – Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz, Berlin (über Projektträger Jülich, Fachbereich Energieeffizienz in Gebäuden (ESN1)) / Energieoptimierte Gebäude und Quartiere – dezentrale und solare Energieversorgung Förderkennzeichen: 03EN1072A

Dabei ist eine wesentliche Zukunftsaufgabe die energetische Ertüchtigung der Altbauten. Die Bundesregierung hat sich zum Ziel gesetzt, dass der Gebäudebestand bis 2050 nahezu klimaneutral sein soll. Zentrales Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung nichttragender, hochwärmedämmender, schlanker, stabiler und wirtschaftlich herstellbarer, raumhoher Fassaden-Sandwichelemente für den Geschoßwohnungs- und den Bürobau unter Verwendung eines möglichst hohen Anteils an regenerativen Baustoffen bei den Aufbauten und Schichtenfolgen. Diese setzen sich zusammen aus verschiedenen Lagen von Holzleichtbeton (HLB) und mikro- bis nanostrukturierten Dämmstoffen. In der Kombination und Weiterentwicklung dieser beiden Materialwelten besteht ein vielversprechender Ansatz für ein nachhaltiges und wirtschaftliches Fassadenbauteil. Dabei eignet sich HLB aufgrund seiner stofflichen und ästhetischen Qualitäten auch zur Verwendung für sichtoffene Oberflächengestaltungen in Fassade und Innenraum. Das Aufzeigen von Alternativen zum großen Bedarf an Baustoffen, die aus fossilen Rohstoffen oder mit einem hohen Aufwand an Primärenergie hergestellt werden, ist ein weiterer Fokus der angestrebten Forschungsarbeit. Eine ressourcenschonende und ökologische Bauweise bei Neubauten und der Sanierung des Gebäudebestandes trägt, besonders durch den Flächengewinn beim Einsatz von sehr schlanken Außenwänden, in vielerlei Hinsicht auch zur Einsparung von Primärenergie und CO2-Emissionen bei. Dieser Ansatz erfordert kompakte Fassadenkonstruktionen mit hoher Wärmedämmleistung, die gleichzeitig die Anforderungen an Schalldämmung gegen Außenlärm erfüllen, um auf räumlich begrenzten Flächen zusätzliche Wohnungen und auch Büros zu ermöglichen. Die Entwicklung zielt auf ein nachhaltiges Bauteil, das sich durch einfache und robuste Herstellung sowie praktikable Montage auf der Baustelle auszeichnet. Insbesondere soll durch die primäre Verwendung von Holz – Holzverbundwerkstoffe und Holzreste (als Zuschlagsmaterial) sowie Holzbestandteile (Lignin), als ökologische Rohstoffe – ein Beitrag zur CO2-Einsparung und Ressourceneffizienz im Bauen geleistet werden. Dabei werden die angestrebten Vorteile auch bezüglich Umweltwirkung (z.B. CO2 Belastung) und Ressourceninanspruchnahme (Energie und Flächen) bewertet. Die Arbeiten umfassen die Optimierung der Materialien Holzleichtbeton und ligninbasierte, hochporöse Aerogele. Daran anknüpfend erfolgt zunächst mit Plattenwerkstoffen aus nanostrukturierter Dämmung auf Basis von synthetisch amorpher Kieselsäure die Entwicklung eines mehrschichtigen Fassaden-Sandwichelements bis hin zur Realisierung von Funktionsmodellen im Maßstab 1:1. Neben einer Systematisierung der Konstruktions- und Fügungsprinzipien des Fassadenbauteils werden diese Arbeiten begleitet von mechanischen und bauphysikalischen Prüfungen sowie einer ökologischen Bewertung der eingesetzten Baustoffe und Aufbauten. Veröffentlichungen Publikationen Jilke, Iris: Schlank und effifizient. In: OHM-Journal, 01/2023 [12.06.2023], S. 22–23 ETH Material Hub (MATHUB; Material-Plattform der ETH Zürich für Lehre und Forschung): Holzbeton/ Holzspanbeton, Holzleichtbeton materialarchiv.ch/de/ma:material_2119 <24.02.2024> Posterpräsentationen Krippner et al.: EnOB: HLBhybrid (01/2023 – 12/2024). Entwicklung innovativer (schlanker und hochwärmedämmender) Fassaden-Sandwichelemente unter Verwendung von Holzleichtbeton und ‚Smartmaterials als Dämmstoff‘. –    14. Projektetreffen Energiewendebauen. Bamberg, Welcome Kongresshotel, 09. + 10. November 2023. –    Ausstellung „Transformationen im Bauen“ und „Lange Nacht der Wissenschaften“ (21. Oktober 2023). Nürnberg, Offenes Büro Stadtplanungsamt, 10. bis 27. Oktober 2023.