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Unsere aktuellen Projektförderungen

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Forschungsprojekt «GreenBrick»

GreenBrick-Basic | Hochschule Luzern (hslu.ch)

Ziel des For­schungs­pro­jek­tes ist die Ent­wick­lung einer neu­ar­ti­gen, exten­si­ven Fas­sa­den­be­grü­nung mit einem kera­mi­schen Bau­stein, der das Regen­was­ser spei­chert, lei­tet und gleich­zei­tig als Haft­grund für ein Vege­ta­ti­ons­sys­tem, basie­rend auf Moo­sen, dient.

Dar­aus soll ein zukunfts­fä­hi­ges und res­sour­cen­ef­fek­ti­ves, begrün­tes Fas­sa­de­sys­tem ent­wi­ckelt wer­den. Im Vor­pro­jekt «Green­Brick-Basic» wird mit­tels explo­ra­ti­ven Mate­ri­al­ex­pe­ri­men­ten die Grund­la­gen­for­schung für ein wei­ter­füh­ren­des Pro­jekt erarbeitet.

Pionierpflanze Moos

Das Pro­jekt­team hat sich zunächst mit der Pio­nier­pflan­ze Moos beschäf­tigt und konn­te eini­ge Eigen­schaf­ten defi­nie­ren, die eine erfolg­rei­che Nut­zung zur Fas­sa­den­be­grü­nung begüns­ti­gen. In Feld­for­schung wur­den hei­mi­sche Moo­se gesam­melt, loka­li­siert und doku­men­tiert, um dar­aus geeig­ne­te Pflan­zen­ge­sell­schaf­ten für eine zukünf­ti­ge Fas­sa­de defi­nie­ren zu kön­nen. Dabei über­zeugt Moos durch ver­schie­den Faktoren.

Moo­se können auch nach annähernd vollständiger Aus­trock­nung durch Regen­was­ser wie­der­be­lebt wer­den und dabei gros­se Men­gen Was­ser, etwa bei Stark­re­gen, auf­neh­men. Aus­ser­dem bil­den Moo­se kei­ne Wur­zeln, die dem Mau­er­werk scha­den könnten, son­dern weni­ger tie­fe Rhi­zo­ide zur Ver­an­ke­rung im Unter­grund. Dane­ben sind Moo­se bekann­ter­mas­sen anspruchs­los und ermöglichen die Besied­lung von Nischen und Rit­zen. Moo­se spei­chern zudem CO2 und bie­ten Lebens­raum für diver­se Wir­bel­lo­se Arten – fördert also die Biodiversität.

Bei Ihrer Unter­su­chung ist das Pro­jekt­team zum Ergeb­nis gekom­men, dass für ver­schie­de­ne Stand­ort­an­sprü­che spe­zi­fi­sche Moos­ar­ten sowie ergän­zen­de Gefäss­pflan­zen ein­ge­setzt wer­den müs­sen. Ins­ge­samt konn­te eine güns­ti­ge Vor­lie­be für schat­ti­ge bis halb­schat­ti­ge Stand­or­te aus­ge­macht wer­den, die mög­li­cher­wei­se einer Gebäu­de­be­grü­nun­gen in Kom­bi­na­ti­on mit Pho­to­vol­ta­ik zugu­te­kom­men dürfte.

Die Ansie­de­lung der Moo­se auf der Fas­sa­de wird über Spo­ren aber auch durch auf­ge­brach­te Moos­tei­le erprobt.

Material und Gestalt

Im nächs­ten Schritt galt es nun das rich­ti­ge Trä­ger­ma­te­ri­al, Struk­tur und den idea­len Form­fak­tor für den «Green­brick» zu fin­den. Das Pro­jekt­team unter­such­te in den Werk­stät­ten der Hoch­schu­le Luzern ver­schie­de­ne Mög­lich­kei­ten die Was­ser­auf­nah­men­fä­hig­keit des Tons zu erhö­hen. Dabei tes­te­te das Team nicht nur ver­schie­den Mate­ria­li­en von Stein­gut über Sicht­s­tein bis hin zu Klin­ker, son­dern auch unkon­ven­tio­nel­le Mög­lich­kei­ten, etwa das Auf­schäu­men des unge­brann­ten Tons durch han­dels­üb­li­ches Spül­mit­tel oder das Bei­fü­gen von Recy­cling­ma­te­ri­al aus der Ziegelproduktion.

Letzt­lich konn­ten schon eini­ge Ergeb­nis­se erar­bei­tet wer­den, die hier nur in ver­kürz­ter Form wie­der­ge­ge­ben wer­den sollen:

1. Durch Bei­mi­schung von Per­li­ten (vul­ka­ni­schem Glas­stein, das auch als Pflanz­sub­strat ver­wen­det wird) konn­te eine beein­dru­cken­de Was­ser­auf­nah­me­fä­hig­kei­ten erzielt werden.

2. Durch erhöh­te Bei­mi­schung von Holz­spä­nen, die beim Erhit­zen der Zie­gel aus­ge­brannt wer­den, ent­ste­hen Luft­räu­me, die die Spei­cher­fä­hig­keit anheben.

3. Mer­gel­ton hat auf natür­li­che Wei­se eine erhöh­te Speicherfähigkeit.

4. Die Zuga­be von Scha­motte (zer­klei­ner­te Abfäl­le aus der Zie­gel­pro­duk­ti­on) stei­gern die Was­ser­auf­nah­me­fä­hig­keit und tra­gen zur Nach­hal­tig­keit bei.

5. Alle Ver­fah­ren, die zur erhöh­ten Was­ser­auf­nah­me­fä­hig­keit füh­ren, ber­gen gleich­zei­tig ein Risi­ko bei Frost. Dies gilt es in einem Nach­fol­ge­pro­jekt ver­tieft zu untersuchen.

Feldversuch mit Musterwand

Um die For­schun­gen auch im All­tags­kon­text zu erpro­ben, wur­den grös­se­re Mus­ter­flä­chen mit unter­schied­li­chen Ober­flä­chen­be­schaf­fen­hei­ten erstellt und mit Moo­sen sowie ergän­zen­den Gefäss­pflan­zen begrünt.

Die Mus­ter­wand befin­det sich in einem halb­schat­ti­gen Kon­text (Ost-Nord-Ost) und wird mit ver­schie­de­nen Bewäs­se­rungs­for­men getes­tet. Da die Begrü­nung erst im drit­ten Quar­tal 2022 statt­fand, sind hier noch kei­ne Ergeb­nis­se zu ver­mel­den. Die Mus­ter sind aber den­noch sehens­wert und begeis­tern uns durch ihre Kreativität.

Der Schluss­be­richt wur­de im Dezem­ber 2023 ver­öf­fent­licht und kann gleich hier her­un­ter­ge­la­den werden.

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Hoch­schu­le Luzern

Tech­nik & Archi­tek­tur, CC Innen­ar­chi­tek­tur & Materialität@hslu 

Pro­jekt­ver­fas­se­rin­nen: Nico­le Hart­mann (Pro­jekt­lei­te­rin) nicole.hartmann@hslu.ch, Cor­ne­lia Gas­s­ler (HSLU D&K), Eve­lyn Trach­sel Geiss­mann (ZHAW)

Bericht auf Espa­zi­um: Auch espazium.ch hat sich dem For­schungs­pro­jekt «Green­Brick» ange­nom­men und die­sem einen lesens­wer­ten Arti­kel gewidmet. 

Beson­ders freut uns auch, dass Inno­su­is­se die wei­te­re För­de­rung des «Green­Brick» über­nom­men hat.

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Forschungsprojekt «GreenPV»

GreenPV – Potenzial Gebäudehülle | Hochschule Luzern (hslu.ch)

Wäh­rend die Vor­tei­le von Begrü­nun­gen und PV-Sys­te­men im Dach­be­reich bereits ver­mehrt genutzt wer­den, bleibt das hohe Poten­ti­al von Gebäu­de­fas­sa­den bis­her wei­test­ge­hend unge­nutzt. Hier setzt das Pro­jekt an. Unter­sucht wer­den die Hemm­nis­se und Akzep­tanz hin­sicht­lich des Ein­sat­zes die­ser Sys­te­me im Fas­sa­den­be­reich. Dabei soll es – u.a. anhand von vor­han­de­ner Lite­ra­tur, Simu­la­tio­nen und Mes­sun­gen – Hin­wei­se zum Ein­fluss von ver­schie­de­nen Fas­sa­den­sys­te­men auf das Mikro­kli­ma am Gebäu­de sowie die Ener­gie­bi­lanz im Gebäu­de geben und die­sen dem Poten­ti­al der Ener­gie­er­zeu­gung gegen­über­ge­stellt sowie Syn­er­gien auf­ge­zeigt werden.

Der Zwi­schen­be­richt zeigt auf, wie wich­tig eine genaue Abwä­gung der Zie­le und natür­lich auch die Abspra­che mit der Bau­her­ren­schaft ist. Dar­über hin­aus gibt die Stu­die Emp­feh­lun­gen ab, wel­che Art der Begrü­nung und Pho­to­vol­ta­ik wann respek­ti­ve wo zu bevor­zu­gen ist.

Beispiel Hochhaus

Neh­men wir das Bei­spiel eines Hoch­hau­ses, hier ist die Dach­flä­che im Ver­hält­nis zur Fas­sa­de gering. Im obe­ren Bereich der Fas­sa­de wür­de sich also eine PV-Anla­ge mit Süd­aus­rich­tung beson­ders anbie­ten, soweit die­se Flä­che nicht von ande­ren Gebäu­den beschat­tet wird. Die Stu­die zeigt auf, dass auch ande­re Aus­rich­tun­gen durch­aus sinn­voll sein kön­nen. Wich­tig ist bereits bei der Pla­nung, die jähr­lich not­wen­di­ge Rei­ni­gung der Anla­ge mitzubedenken.

Im unte­ren Bereich des Gebäu­des, etwa bis zu 4.50 Höhe, erweist sich eine boden­ge­bun­de­ne Begrü­nung als beson­ders effi­zi­ent. Die Begrü­nung hat gros­se Vor­tei­le in der Schall­re­duk­ti­on gegen­über regu­lä­ren Fas­sa­den und oft­mals eher schall­ver­stär­ken­den PV-Anla­gen. Dar­über hin­aus spei­chert sie Was­ser, schafft ein bes­se­res Wohn­kli­ma und stei­gert die Auf­ent­halts­qua­li­tät im Aus­sen­be­reich. Im direk­ten Zusam­men­spiel zwi­schen Pho­to­vol­ta­ik und Begrü­nung kann die küh­len­de Wir­kung sogar zu einer Leis­tungs­stei­ge­rung der PV-Anla­ge führen.

Wandgebundene Begrünung überzeugt

Wand­ge­bun­de­ne Begrü­nun­gen sind i.d.R. auf­wän­di­ger und teu­rer als boden­ge­bun­de­ne Lösun­gen, schnei­den jedoch in man­cher Hin­sicht im Ver­gleich bes­ser ab. Sie sind meist immer­grün, erzie­len daher ganz­jäh­ri­ge Effek­te, und las­sen sich bewuss­ter in der Fas­sa­den­ge­stal­tung mit ein­be­zie­hen. Die meis­ten boden­ge­bun­de­nen Pflan­zun­gen, Bäu­me oder Büsche also, ver­lie­ren im Win­ter ihr Grün und damit ihre absor­bie­ren­de Leis­tung. Zudem sind Wuchs­hö­hen von 4,5 Metern und mehr nur schwer oder spät zu erreichen.

Ide­al in unse­ren Brei­ten sind Begrü­nun­gen beson­ders in Nor­d/­Nord-West Aus­rich­tung. Hier kön­nen sie viel Regen­was­ser absor­bie­ren und bei Stark­re­gen die Kana­li­sa­ti­on entlasten.

Abschlussbericht im Dezember

Die Stu­die trifft kei­ne abschlies­sen­de Aus­sa­ge, wo PV in der Fas­sa­de der Ener­gie­er­zeu­gung auf dem Dach vor­zu­zie­hen ist, aber die Tat­sa­che, dass die Pho­to­vol­ta­ik in der Fas­sa­de ganz­jäh­rig Strom erzeu­gen kann und somit in unse­ren Brei­ten im Win­ter, wenn Strom knapp ist, mehr Leis­tung bringt, ist ein wich­ti­ger Hin­weis. Ande­rer­seits erlau­ben Anla­gen auf dem Dach eine gleich­zei­ti­ge Begrü­nung, auch und beson­ders im Schat­ten der Module.

Was die Akzep­tanz von PV-Fas­sa­den angeht, beinhal­tet die Stu­die einen posi­ti­ven Aus­blick. Neue Modu­le kom­men in ver­schie­de­nen Far­ben und Trans­pa­ren­zen und erlau­ben eine anspre­chen­de Gestal­tung, die die Archi­tek­tur durch­aus auf­wer­ten kann.

Ein Abschluss­be­richt der For­schung wur­de im Herbst 2023 ver­öf­fent­licht und kann gleich hier her­un­ter­ge­la­den werden.

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Hoch­schu­le Luzern Tech­nik & Archi­tek­tur, Insti­tut Gebäu­de­tech­nik und Energie 

Pro­jekt­ver­fas­ser/-innen: Sina Büttner, Sil­via Dom­in­go, Gian­ri­co Settem­b­ri­ni (Pro­jekt­lei­ter) gianrico.settembrini@hslu.ch, Urs-Peter Men­ti (Insti­tuts­lei­tung)

Bild­quel­len: Bild 1 (oben) © Vec­tee­zy; Bild 2 © Vec­tee­zy; Bild 3 © HSLU