Das EU-Projekt iClimaBuilt ist beendet: Die HTWK Leipzig entwickelte mit Partnern Paneele, die mit Hitze und Kälte klarkommen
Über vier Jahre lief das europaweite Forschungsprojekt iClimaBuilt, gefördert durch die europäische Förderlinie Horizon 2020. In 14 Ländern forschten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus 27 Einrichtungen am gleichen Ziel: Gebäudehüllen zu entwickeln, die Systeme zur Energiespeicherung und zur Energierückgewinnung enthalten, um so der Mission, der Zero Emission Buildings (ZEBs), näherzukommen. Dabei helfen sollten funktionale Dämmstoffe und Materialien. Die Forschenden initiierten dazu insgesamt neun Pilotlinien an fünf Klimastandorten.
HTWK Leipzig entwickelt Thermowand
Eine dieser Pilotlinien war die WP4: Hierbei arbeitete die HTWK Leipzig unter Leitung von Prof. Robert Böhm vom Institut für entwicklungsorientierten Maschinenbau mit dem HTWK-Team vom Institut für Betonbau (IfB) sowie mit Forschenden aus Spanien und Griechenland zusammen. „Unsere neu entwickelte Thermowand besteht außen und innen aus Carbonbeton, die durch glasfaserverstärkte Kunststoffverbinder zusammengehalten werden. Im Kern sorgt ein Schaumbeton für die Wärmedämmung. So entsteht ein vollständig mineralisches, stoffreines Bauteil. Durch diese Bauart ist nicht nur der Wärmeschutz gewährleistet, sondern gleichzeitig bildet der Caronbeton auch die Wetterschale, sowie die Innenschale, sodass keine weiteren Prozesse auf der Baustelle nötig sind“, erklärt HTWK-Forscher Lukas Steffen.
Die Dämmschicht wird durch den verbauten Schaumbeton zwischen den beiden Außenhüllen aus Carbonbeton gewährleistet. Als Schaumbeton wird poröser Beton bezeichnet. Die Schwierigkeit hierbei ist, dass dieser keine nennenswerte Festigkeit besitzt und es entsprechend aufwendig ist, auf diesem zu betonieren. Eine entsprechende Baukonstruktion, die dennoch stabil ist, zu entwickeln, war daher die primäre Aufgabe des IfB. „Durch die von uns erstellte Sandwichkonstruktion aus Carbonbeton und Wärmedämmung wird bei weniger benötigtem Material die gleiche Stabilität erreicht: Kommt es durch Windlasten oder Aufprall zu einer Biegebeanspruchung im Bauteil, ist es durch diese Konstruktion möglich, die Kräfte teilweise über beide Carbonbetonscheiben zu übertragen, das sorgt für eine Reduzierung des Materials in der Tragschale“, so Steffen. Zur Verbesserung der Dämmeigenschaften wurden der Leichtbausandwichkonstruktion Aerogele beigefügt.
Langzeitmonitoring der Prototypen
HTWK-seitig begannen die ersten Forschungen dazu im Carbonbetontechnikum an der HTWK Leipzig: Hier führten die Forschenden Voruntersuchungen durch und bauten die ersten kleineren Demonstratoren. Großskalierte Demonstratoren wurden in Zusammenarbeit mit dem Betonwerk Oschatz gefertigt. Insgesamt zehn Platten mit einer Größe mit Unterschiedlichen Geometrien (0,5-3 m²) sind so entstanden. Drei davon sind seit über einem Jahr im Cube in Dresden verbaut, dem weltweit ersten Haus aus Carbonbeton, an dem auch die HTWK Leipzig beteiligt war. Die Sandwichplatten in den drei Büroräumen sind mit Sensoren ausgestattet. So lässt sich im Langzeitmonitoring erheben, wie gut die Dämmung tatsächlich funktioniert. IfB-Mitarbeiter Dr. Mario Stelzmann: „Mit den Zwischenergebnissen sind wir bisher sehr zufrieden, denn bislang funktionierten die Gebäudehüllen gut für den sommerlichen und winterlichen Wärmeschutz.“
Da die entwickelten Bauteile auch in anderen Ländern funktionieren sollen – so die Idee hinter dem europaweiten Forschungsprojekt iClimaBuilt – sind einige der großen Demonstratoren auch in Gebäuden in Spanien und in Griechenland verbaut worden: Während in Deutschland eher der Kälteschutz wichtig ist, spielt in Spanien und Griechenland besonders der Schutz vor der sommerlichen Wärme die größere Rolle. Die Bauteile können so im Langzeitmonitoring zeigen, wie gut sie in unterschiedlichen Klimazonen klarkommen und damit mit den örtlichen Außentemperaturen und Luftfeuchtigkeiten.
Für Industriepartner einsatzbereit
Das Projekt ist seit Ende August abgeschlossen. Das Langzeitmonitoring läuft noch ein knappes weiteres Jahr – mit bisher zufriedenstellenden Zwischenergebnissen. „Industriepartner, die sich für unsere Bauteile interessieren, unterstützen wir bei der Entwicklung des Produkts – von der Fertigung bis zur Montage haben wir alles erprobt“, so Steffen. Die Bauteile sind so gestaltet, dass sie in gängigen Bauwerken verbaut werden können. Nun können sie produziert werden, um eine breite Anwendung zu erreichen.
