Bionik nützt Technik aus der Natur

Bionik macht's möglich: Durch den Einsatz von Technologien nach dem Vorbild der Natur wandelt sich die Fassade von einer passiven Schutzhülle zu einem aktiven Regulator der Energiebilanz eines Gebäudes. Auch Tageslicht kann dank Tier- und Pflanzenwelt in dunkle Räume geleitet werden.

In der Grundlagenstudie „BioSkin“, durchgeführt vom Energy Department des Austrian Institute of Technology (AIT), wurden zum Beispiel biologische Funktionsprinzipien identifiziert, die Fassaden und Natur gemeinsam haben, und deren technische Übertragungsfähigkeit evaluiert, sowie das Potenzial zur Energieeinsparung und Komfortsteigerung als bionisches Fassadenelement eingeschätzt.

Vorbild Natur

So zeigt sich am Bespiel Tageslicht, dass die Tier- und Pflanzenwelt Technologien anwendet, die nicht nur im Neubau, sondern auch für Bestandsgebäude anwendbar sind. Am Vorbild Meerorange (Thethya aurantia), die zur Familie der Schwämme gehört, haben die AIT-Wissenschaftler ein ausgeklügeltes Konzept für die nachträgliche Integration eines Tageslichtsystems in Bestandsgebäude entdeckt: Räume mit keiner oder geringer natürlicher Belichtung sollen mithilfe eines textilen 3D-Fasergewirkes, welches natürliches Licht gleichmäßig und flächig verteilt, belichtet werden.

Die erste Komponente sammelt mithilfe eines konzentrierenden Linsensystems (z.B. Kondensorlinsen aus der Optik) oder eines fassadenintegrierten multifunktionalen Lamellensystems, Tageslicht. Das Lamellensystem basiert auf einer bionischen Idee, bei der auf Basis einer hochwertigen Oberflächenstrukturierung und Nanobeschichtung die Lichtstrahlung konzentriert in ein lichtleitendes Fasersystem eingeleitet wird. Das lichtleitende Fasersystem, das durch am Markt befindliche Glasfaserprodukte abgedeckt werden kann, leitet das gesammelte Licht über die geforderte Distanz in das Gebäudeinnere. Die letzte Komponente sorgt als bio-inspiriertes Konzept durch ein lichtemittierendes 3D-Fasergewirke für eine flächige, gleichmäßige Lichtverteilung im Innenraum. Diese Komponente könnte auch multifunktional weitere Aufgaben wie die Schallabsorption und die Wärmeleitfähigkeit für thermisch aktivierte Bauteile übernehmen, so die Forscher des AIT.

Johannes Arlt © Johannes Arlt

Sogar die Zucht von Algen in der Fassade ist möglich und macht Sinn. Die biologischen Helfer sorgen für angenehmes Klima in den Räumen und können als Energiespender dienen.

Lebendige Fassade

Sogar die Zucht von Algen in der Fassade ist möglich und macht Sinn. So werden in plattenförmigen Kollektormodulen aus Glas, die ein wässriges Kulturmedium und Chlorella-Mikroalgen enthalten, die Organismen gezüchtet. Sie vermehren sich durch die Einstrahlung von Sonnenlicht und die Zugabe von Nährstoffen wie Kohlendioxid, die über einen Wasserkreislauf erfolgt. Haben sich die Algen vermehrt, werden sie vom Kulturmedium getrennt. Das Kulturmedium wird in den Kreislauf zurückgeführt und es verbleibt ein dicker Brei aus Algenbiomasse, der in einer Biogasanlage für die Gewinnung von Biogas weiter genutzt werden kann. Darüber hinaus gewinnt die Fassade Energie, in dem sie das nicht von den Algen genutzte Licht absorbiert und wie in einer solarthermischen Anlage Wärme produziert. Die Wärme dient entweder dem direkten Verbrauch für Warmwasser oder Heizung oder wird im Erdboden zwischengespeichert.

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Datum: 14.09.2015

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