CFS4LowCarb – Integrale Lösungen komplexer Fassadensysteme für kohlenstoffarme Gebäude
Projektleiter: David Geisler-Moroder
Projektleiter Gesamtprojekt Österreich: Martin Hauer, Bartenbach GmbH
Projektleiter Gesamtprojekt China: Zhen Tian, Hunan University
- Bartenbach GmbH
- AEE - Institute for Sustainable Technologies
- Architekturbüro Reinberg ZT GmbH
- HELLA Sonnen- und Wetterschutztechnik GmbH
- Universität Innsbruck, Arbeitsbereich Energieeffizientes Bauen
- Hunan University, School of Architecture
- Beijing GBSWARE Software Inc.
- China Academy of Building Research
- China Construction Fifth Engineering Division Corp., Ltd.
Förderungsgeber: Bundesministerium für Klimaschutz, Umwelt, Energie, Mobilität, Innovation und Technologie (BMK) vertreten durch die Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft mbH (FFG)
Förderprogramm: TECXPORT: Bilaterale FTI-Calls Ausschreibung 2022
Programm: Forschungskooperation Internationale Energieagentur (IEA)
Laufzeit: 01.01.2024 bis 31.12.2025
Zusammenfassung
Um den sich rasch verändernden Herausforderungen in Bezug auf Tagesbelichtung, Sonnenschutz und solaraktiver Systeme in Gebäuden zu begegnen, konzentriert sich das Forschungsprojekt CFS4LowCarb auf die Entwicklung komplexer Fenstersysteme und entsprechender Compliance-Tools, die eine Planung, Bewertung und Verbesserung der Tageslichtnutzung bei gleichzeitiger Reduzierung des Kühlbedarfs durch intelligente Beschattungslösungen ermöglichen. Darüber hinaus wird die Entwicklung neuer attraktiver und energieeffizienter Fassadensysteme durch die Integration solaraktiver Komponenten (fassadenintegrierte Photovoltaik) in transparente Gebäudekomponenten untersucht. Dies bildet einen wesentlichen Baustein zur Steigerung der Energieeffizienz von Gebäuden und damit zur Dekarbonisierung der gebauten Umwelt bei. Die vorgeschlagenen Methoden werden für ausgewählte CFS-Lösungen in transparenten Fassaden in virtuellen und realen Fallstudien getestet und evaluiert, indem sie in Digital Twin Testumgebungen in Österreich und China integriert werden.
Motivation
China und Österreich sind – wie alle Länder dieser Welt – mit einem rasanten Anstieg des Einsatzes von mechanischen Klimaanlagen und überdimensionierten HLK-Systemen in Gebäuden konfrontiert. Diese Entwicklung wird durch mehrere Faktoren angetrieben, wie etwa die Nachfrage nach transparenten Fassaden und Fenstern, die Urbanisierung, Auswirkungen des Klimawandels und steigende Komfortansprüche in Verbindung mit weltweitem Wirtschaftswachstum. Eine integrative Planung von Tageslicht, Kühlung, und solaraktiven Systemen in Gebäuden ist für zukunftsfitte unausweichlich. Daher ist es unbedingt notwendig, diese Entwicklung in Richtung nachhaltiger Lösungen für komplexe Fassadensysteme zu lenken, die auf wissenschaftlichen Erkenntnissen basieren.
Inhalte und Ziele
Das Forschungsprojekt CFS4LowCarb konzentriert sich auf die Entwicklung komplexer Fenstersysteme und entsprechender Compliance-Tools, die eine Planung, Bewertung und Verbesserung der Tageslichtnutzung bei gleichzeitiger Reduzierung des Kühlbedarfs durch intelligente Beschattungslösungen ermöglichen. Darüber hinaus wird die Entwicklung neuer attraktiver und energieeffizienter Fassadensysteme durch die Integration solaraktiver Komponenten (fassadenintegrierte Photovoltaik) in transparente Gebäudekomponenten untersucht. Dies bildet einen wesentlichen Baustein zur Steigerung der Energieeffizienz von Gebäuden und damit zur Dekarbonisierung der gebauten Umwelt bei. Die vorgeschlagenen Methoden werden für ausgewählte CFS-Lösungen in transparenten Fassaden in virtuellen und realen Fallstudien getestet und evaluiert, indem sie in Digital Twin Testumgebungen in Österreich und China integriert werden.
Methode
Um die vorgeschlagenen Ziele zu erreichen, erforscht das Projekt technische Maßnahmen und mehrdimensionale Synergie- und Optimierungslösungen für transparente Fassaden, entwickelt und implementiert Analyse- und Bewertungswerkzeuge, unterstützt die Forschung und Entwicklung von Unternehmenstechnologien und fördert internationale Forschungskooperation. Die Anwendung von Schlüsseltechnologien soll die eine wissenschaftliche Unternehmensvernetzung zwischen Österreich und China forcieren.
Erwartete Ergebnisse
- Schnelle Simulationsmodelle auf Basis bestehender Matrixberechnungsmethoden zur Charakterisierung von Tageslichtsystemen und digitale Design-Workflows.
- Berechnungsmethoden zur Bewertung der Solarreflexionen in Bezug auf Blendung und Wärme, sowie erste Design Guidelines für CFS im urbanen Raum.
- Neue Möglichkeiten der aktiven Energiegewinnung mit (semi-) transparenten CFS durch Integration von Photovoltaik, Tageslichttechnik und solarer Beschattung.
- Tiefes Verständnis der spektralen Eigenschaften der Solarstrahlung für verschiedene Himmelszustände und Verbesserung der Berechnungsgenauigkeit von PV-Systemen.
- Optimierung von Mikroklima im städtebaulichen Kontext hinsichtlich Überhitzungsvermeidung durch Einsatz innovativer Materialien („radiative cooling“).
- Evaluierung von Kohlenstoffemissionen im Lebenszyklus für ausgewählte CFS-Lösungen und Umsetzung anhand mehrerer realer Planungsbeispiele.