A07 – Entwurf und Analyse einer anpassungsfähigen kinetischen Hülle zur Optimierung der Lichtverhältnisse und zur Reduktion der Strahlungseinträge in den Stadtraum

Das Teilprojekt A07 untersucht die Potenziale einer adaptiven kinetischen Hülle, die eine effektive Rekonfiguration in Echtzeit unter Berücksichtigung ästhetischer Qualitäten ermöglicht. Das Ziel dieses Teilprojekts ist es, den Nutzerkomfort zu erhöhen und unerwünschte solare Wärmegewinne in den Stadtraum hinein zu vermindern. Dies trägt sowohl zur Verbesserung des Stadtklimas, als auch zur Verbesserung der Energieeffizienz des Gebäudes bei.

Eine wichtige Rolle in diesem Teilprojekt ist der synergetische Ansatz von Architektur und Ingenieurwesen, der auf der Interoperabilität der adaptiven kinetischen Hülle aufbaut und ihrer Fähigkeit, ihre Geometrie und ihre physikalischen Eigenschaften in Echtzeit zu rekonfigurieren. Im Teilprojekt A07 werden interdisziplinäre Untersuchungen und Entwicklungen an der Fassade durchgeführt, die sowohl technische als auch ästhetische Aspekte integrieren und einen Austausch mit den anderen Teilprojekten (insbesondere A02, A03, C01) anstreben. Dabei geht es nicht nur um die technische Machbarkeit und das Potenzial formgesteuerter adaptiver Hüllen, sondern auch darum, architektonisch-ästhetische Erkenntnisse über die Kinetik dieser Elemente zu erlangen. Dass dadurch die Reflexion der Strahlung in den Stadtraum hinein reduziert wird und somit der Wärmeinseleffekt im urbanen Umfeld gemildert wird, ist ein Aspekt, der die Architektur im Kontext der Urbanität neu definiert. Darüber hinaus entstehen durch die reaktionsschnellen Bewegungen solcher Fassadenelemente und -module formschöne Effekte und neue Wahrnehmungen, die nach innen und auch nach außen in den Stadtraum hinein reflektiert werden.

Wichtig sind die Tageslichtverhältnisse innerhalb des Gebäudes und die Vermeidung von Reflektionen solarer Strahlung von der Fassade in den Stadtraum hinein. Dies kann durch den Einsatz von verschiedenen schaltbaren Oberflächen und deren Rotation erreicht werden. Um letztendlich eine Standardisierung und Modularität zu erreichen, besteht die adaptive Hülle aus einem modularen System mit integrierter Kinematik und eingebetteter Aktorik. Somit wird die Adaption des Systems durch kinematische Elemente erreicht, deren Oberflächen mit retroreflektierenden, thermochromen oder elektrochromen Materialien versehen werden, um ihr Verhalten hinsichtlich Reflexion, Absorption und Transmission der Sonnenstrahlung optimal steuern zu können. Weitere Untersuchungen beziehen sich auf experimentelle Prototypentests im Maßstab 1:5 und 1:1, um die Funktionalität der vorgeschlagenen adaptiven kinetischen Hülle zu evaluieren und zu validieren. Um die Untersuchungen auf die Gebäudeebene zu erweitern, wird die adaptive kinetische Hülle im Maßstab 1:1 hergestellt und in einem Stockwerk des Demonstrator-Hochhauses installiert. Die Tatsache, dass die Mikrostruktur, die Farbe und die Veränderbarkeit der Oberflächen zu einer adaptiven Multifunktionalität und auch einer Ästhetik der Fassade beitragen, unterscheidet sich diese Forschungsarbeit von anderen aktuellen Ansätzen, die sich in der Regel auf eine einzige adaptive Funktion beschränken.

Teilprojektleiter:innen

• Jun.-Prof. Dr.-Ing. Maria Matheou