Thermische Fassade: Heizen und Kühlen von morgen

Mit der Entwicklung eines ganzheitlichen Verfahrens zur thermisch-energetischen Gebäudesanierung konnten das ACR-Institut AEE INTEC und die TOWERN3000 Projekt- & Medienagentur GmbH ein starkes Zeichen im Sinn der Dekarbonisierung setzen. Dafür erhalten die Forschungspartner den ACR-Innovationspreis 2023.

Mit der angestrebten Dekarbonisierung bis 2040 steht der heimische Bausektor vor großen Herausforderungen. So muss vor allem der Gebäudebestand in den nächsten Jahren thermisch und energetisch saniert werden. Herkömmliche Verfahren eignen sich aufgrund ihrer Invasivität und Umsetzungsdauer sowie des hohen Bedarfs an Fachkräften für dieses Vorhaben nur unzureichend. Vorrangiges Ziel des Projekts „Thermische Fassade“ war es daher, eine ganzheitliche thermisch-energetische Sanierungslösung mit hohem industriellen Vorfertigungsgrad – das CEPA-System – weiterzuentwickeln. CEPA setzt auf die Aktivierung bestehender Gebäudemassen mittels multifunktionaler Fassadenelemente. Diese beinhalten neben der Dämmebene auch eine energieaktive Ebene zum Heizen und Kühlen des Gebäudes von außen. „CEPA ist wie das Anbringen einer Fußbodenheizung auf die Außenwand von Bestandsimmobilien.“, erklärt Thomas Buchsteiner, Geschäftsführer der TOWERN3000 Projekt- & Medienagentur GmbH. Die hinterlüfteten Fassadenelemente können innerhalb kürzester Zeit auf nicht-invasive Weise installiert werden und funktionieren vollkommen unabhängig von der Art des Energieträgers bzw. Versorgungssystems. Neben der Heiz- und Kühlfunktion wird es mit dem System zudem möglich, Energie direkt in der Gebäudehülle zu speichern. Durch die Installation von fassadenintegrierter Photovoltaik können die Fassadenelemente auch selbst als Energieerzeuger fungieren.

a Testaufbau der vorgefertigeten Fassadenelemente CEPA
b Arbeiter mit Bohrmaschine montiert Rohre an einer Wand

„CEPA ist wie das Anbringen einer Fußbodenheizung auf die Außenwand von Bestandsimmobilien.“

Thomas Buchsteiner, Geschäftsführer der TOWERN3000 Projekt- & Medienagentur GmbH

Um die Bestandswand über die gesamte Tiefe heizen bzw. kühlen zu können, braucht es einen speziellen Aufbau und Montagevorgang, der bereits als Patent veröffentlicht ist. Nur so kann der notwendige thermische Kontakt zwischen der Flächenheizung und der Wand erreicht werden. „Besonders wichtig bei der Planung ist die genaue Kenntnis über die Wärmeströme vom Außenputz bis in den Innenraum.“, betont Thomas Ramschak, Projektleiter bei AEE INTEC. Als Bindeglied zwischen Prototyp und Markteinführung diente das Projekt „Thermische Fassade“ dazu, Planungswerkzeuge für CEPA zu entwickeln und entsprechende Regelungsstrategien sowie Zonierungsmodelle zu erarbeiten. Damit soll die Technologie hinkünftig an verschiedene Wandtypologien angepasst werden können. Dass die Bewertungsmethode hält, was sie verspricht, konnte in einem konkreten Sanierungsvorhaben bereits erprobt werden. Auch in technischer Hinsicht gelangen dem ACR-Institut AEE INTEC in Zusammenarbeit mit der TOWERN3000 Projekt- & Medienagentur GmbH im Rahmen des Projekts wesentliche Fortschritte.

Anders als herkömmliche Verfahren ermöglicht CEPA neben der thermischen Sanierung eine Kompletterneuerung des thermischen Energiesystems in einem einzelnen Umsetzungsschritt. Große Wärmeübertragungsflächen und Speicherkapazitäten erlauben die Umstellung auf ein Niedertemperatur-System, wodurch erneuerbare Energiequellen hocheffizient genutzt werden können. Die industrielle Vorfertigung der Elemente verkürzt die Montagezeiten vor Ort und eliminiert potenzielle Fehlerquellen, womit sich Kosten einsparen lassen. Derzeit ist keine vergleichbare Lösung verfügbar, was großes Markt- und Zukunftspotenzial eröffnet. Schließlich sind Möglichkeiten der Energieoptimierung gefragt wie nie zuvor. Mit innovativen Technologien wie CEPA kann die Dekarbonisierung im Gebäudesektor schon bald Realität werden.