Unsere aktuellen Projektförderungen
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.
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.
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.
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