Intelligente Gebäudehüllen

Closed Cavity Fassaden eröffnen neue Möglichkeiten bei der Planung und Realisierung von anspruchsvollen und multifunktionalen Gebäudehüllen. Das intelligent konzipierte System der Doppelfassade mit gekapseltem Zwischenraum – auch als Kavität bezeichnet – bietet zahlreiche Vorzüge in puncto Gestaltungsfreiheit und Energieeffizienz sowie deutlich reduzierte Wartungs- und Reinigungskosten.

Die Kombination aus Solarfassade und Closed Cavity System trägt beim Amt für Umwelt und Energie in Basel erheblich zur Erfüllung der sehr hohen Minergie-A-ECO-Anforderungen bei. Zum Projektbericht. © Mediashots/Wicona

Konstruktionsprinzip

Beim Closed Cavity Fassadensystem handelt es sich um eine geschlossene doppelschalige Fassadenkonstruktion, deren Kavität keine Verbindung zum Innen- und Außenklima hat und permanent mit Trockenluft gespült wird. In die Kavität integriert befindet sich ein speziell für diesen Fall entwickeltes Sonnenschutzsystem.

Profiltechnik: Das von WICONA entwickelte Closed Cavity System mit der Bezeichnung WICTEC Modul air System besteht aus einem umlaufenden, thermisch hochwärmegedämmten Aluminiumrahmen. Die Konstruktion nimmt die innere Isolierverglasung sowie den äußeren Rahmen der Einfachverglasung auf. Dabei ist die Verglasungstechnik so konzipiert, dass eine von der Umwelt abgeschottete Kavität entsteht. Die Durchführung des Sonnenschutzantriebes und die Befestigung des Behangs erfolgt luftdicht im Kopfprofil der Fassade. Die Zuleitung der Trockenluft kann je nach Projektanforderung und architektonischen Gegebenheiten von oben, unten oder auch seitlich erfolgen. Zur Aufnahme von Deckendurchbiegungen kommt eine patentierte Elementfassadendichtung zum Einsatz. Im Kopfbereich der Fassadenelemente kann die innere Verglasung über ein horizontales Kämpferprofil geteilt werden, wodurch ein Paneel-Feld entsteht, welches Zugang zur Kavität ermöglicht.

Trockenluftsystem: Technisches Herzstück des Closed Cavity Konzepts ist das Trockenluftsystem. Dieses sorgt für einen kontinuierlichen Luftwechsel in der Kavität und verhindert Kondensatbildung. Die zentral gesteuerte Trockenluftanlage saugt Umgebungsluft an, verdichtet, trocknet, filtert und bevorratet sie. Dabei werden die erzeugte Luftmenge sowie die Haupt- und Versorgungsdrücke so verteilt und geregelt, dass zu jedem Zeitpunkt in allen Fassaden­elementen der notwendige Luftwechsel gewährleistet ist – bei jeweils geringstmöglichem Energieaufwand. Die konditionierte Luft wird über Steig- und Etagenverteilleitungen im Gebäude verteilt. Nicht zuletzt schützen ebenfalls wartungsfreie Sicherheitseinrichtungen das Leitungssystem und die Kavität vor unkontrolliertem Überdruck. Die ordnungsgemäße Funktion des Trockenluftsystems wird kontinuierlich durch ein cloudbasiertes Monitoring überwacht – so können Unregelmäßigkeiten unmittelbar erkannt, evaluiert und behoben werden. Für die Trockenluftanlage ist je nach Gebäudegröße bzw. Anzahl von Fassadenelementen ein Platzbedarf von 8 bis 12 m² vorzusehen. Die Installation kann in der Haus- oder Technikzentrale oder an einem geeigneten anderen Ort im Gebäude erfolgen.

Zentrale Trockenlufttechnik: Die Trockenluftanlage saugt Umgebungsluft an, verdichtet, trocknet, filtert und bevorratet sie. Die Verteilung bis zum CCF-Element erfolgt durch Steig- und Etagenverteilleitungen.

Materialien: Um neben der dauerhaften Tauwasser- bzw. Kondensatfreiheit auch die Fogging-Freiheit der Kavität während des gesamten Lebenszyklus der Fassade zu garantieren, muss auf langzeitgeprüfte Komponenten und Dichtungsmaterialien Zurückgegriffen werden. Der Begriff Fogging bezeichnet dabei Ausgasungsprodukte aus Materialien wie zum Beispiel Beschichtungen, Kunststoffen oder Dichtungen. Diese könnten sich während des gesamten Lebenszyklus an den kältesten Oberflächen innerhalb der Kavität – in der Regel an der Prallscheibe – sichtbar absetzen und zu einer optischen Beeinträchtigung führen. Durch eine ausschließliche Verwendung geprüfter Materialien ist die Fogging-Freiheit der Closed Cavitiy Elemente sichergestellt.

Sonnenschutzsystem: In der Kavität befindet sich der als Raffstore- oder Tuchstoff-Lösung konzipierte Sonnenschutz, geschützt vor äußeren Umwelteinflüssen wie zum Beispiel Regen, Wind oder auch Schmutzpartikeln. Der Motor des Sonnenschutzes wird raumseitig außerhalb der Kavität angebracht und ist so für Wartungszwecke leicht zugänglich. Durch die geschützte Lage innerhalb der Kavität steigt die Lebensdauer des Sonnenschutzes. Zudem entfällt die zeit- und kostenintensive Reinigung der Lamellen. Auch die Position 2 und 3 der kavitätszugeneigten Verglasungen muss – anders als bei herkömmlichen Doppelfassaden – nicht gereinigt werden.

Amt für Umwelt und Energie © Mediashots/Wicona

Gestaltungsfreiheit und geringe Bautiefe

Hinsichtlich Optik und architektonischer Gestaltung bieten Closed Cavity Systeme wie die WICTEC Modul air sämtliche Freiheiten. So können wahlweise Rahmenoptiken aber auch Structural Glazing Ansichten realisiert werden. Der Einsatz ist als Elementfassade, als eingestellte Fassade oder als Lochfassade möglich. Weiterer Vorteil: Die Fassadenelemente können inklusive der Verglasung komplett im Werk vorgefertigt werden, um Montage- und Bauzeiten zu verkürzen. Durch die kompakte Bauweise des Closed Cavity Systems reduziert sich der Profilanteil der Fassade. Zudem lassen sich gegenüber konventionellen Doppelfassaden deutlich geringere Bautiefen und somit bis zu 60 % größere Nutzflächen realisieren.

VIA VIKA – Fotos: Andrius Gudelis

Projektbeispiel VIA Vika

Das nach einem Entwurf von Schmidt Hammer Lassen Architects realisierte Büro- und Geschäftshochhaus gilt als Symbol für das moderne Oslo und bildet mit seinem Nutzungs-Mix aus exklusiven Geschäften, hochwertigen Büros und Parkmöglichkeiten einen zentralen urbanen Knotenpunkt im Geschäftsviertel der Stadt. Städtebaulich fügt sich das nur wenige Meter vom Fjord gelegene Gebäude harmonisch in die Umgebungsbebauung ein. Ein besonderes Augenmerk der Planung galt der Nachhaltigkeit des neuen Gebäudekomplexes. Das VIA will Vorreiter für umweltgerechtes Bauen und Ressourcenschonung sein. Dies zeigt sich vor allem durch die konsequente Nutzung von recycelten Materialien aus dem zuvor abgerissenen – an gleicher Stelle verorteten – Altgebäude.

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Zudem wurde ein ganzheitliches Energiekonzept unter Nutzung von Photovoltaik sowie begrünten Dächern realisiert. Für die Fassadengestaltung erwies sich aufgrund der exponierten Innenstadtlage mit dichtem Verkehr und hoher Lärmbelastung sowie hohen Windlasten das Closed Cavity System als ideal. Die gewählte Lösung überzeugt – betrachtet über den gesamten Lebenszyklus der Fassade – durch einen deutlich reduzierten Reinigungsaufwand. Da sich der Sonnenschutzbehang in der Kavität befindet, ist dieser geschützt vor den unsteten Witterungsbedingungen im Fjord. So ist zu jeder Zeit eine vollumfängliche Funktion gesichert. Die rund 880 an der Gebäudehülle des VIA verbauten Closed Cavity Fassadenelemente tragen zudem maßgeblich zur Energieeffizienz und zur umweltgerechten Realisierung des VIA bei. Sie minimieren den Wärmeverlust im Winter und sichern in Verbindung mit dem Sonnenschutz und der automatisierten Nachtauskühlung einen sehr guten sommerlichen Wärmeschutz. Das System erreicht einen Ucw-Wert von ca. 0,54 W/(m²K). Zudem überzeugt die Fassadenlösung auch durch einen hervorragenden Schallschutz, der den seitens des Bauherrn geforderten Wert von 39 dB weit übertrifft. So bietet die Closed Cavity Fassade über den gesamten Lebenszyklus höchsten Nutzerkomfort – bei vergleichsweise sehr niedrigen Unterhaltskosten.

ORF-Mediencampus – Fotos: Mediashots/Wicona

Projektbeispiel ORF-Mediencampus

Das von Riepl Kaufmann Bammer Architektur (Wien) geplante Gebäude-Ensemble begeistert nicht nur durch seine offene und transparente Architektur, sondern auch durch eine konsequent nachhaltige Bauweise. Einen bedeutenden Teil zu Energieeinsparung und Reduzierung des CO2-Fußabdrucks trägt die innovative Closed Cavity bei die vollständig aus recyceltem End-of-Life Aluminium hergestellt wurde.

Auf dem weitläufigen „Küniglberg“ ist nach Plänen der österreichischen Architektur-Ikone Roland Rainer in den 1960er-Jahren der Hauptsitz des öffentlich-rechtlichen Rundfunk Österreichs erstellt worden. In den vergangenen Jahrzehnten wurde das als „Stadt in der Stadt“ gewachsene Areal immer wieder verändert und erweitert. Nach Abriss einer nicht mehr benötigten Werkstatthalle entsteht im nordwestlichen Bereich derzeit der neue Mediencampus – bestehend aus den neuen Gebäuden für Radio Österreich 1, Hitradio Ö3 sowie einem Multimedialen Newsroom. Als wesentlicher Bestandteil der journalistischen Infrastruktur führt der neue Mediencampus die Medien-Produktion und die Bürowelt an einer Stelle zusammen und schafft so die technologischen und räumlichen Voraussetzungen für die zukunftsgerechte Weiterentwicklung des ORF. Dabei nimmt das dreiteilige Ensemble die Horizontalität der umgebenden Bebauung auf und integriert sich so harmonisch in das bestehende urbane Gebilde.

Zentrales Motiv des architektonischen Entwurfs ist die Offenheit. Die neuen Baukörper sind als Stahlkonstruktionen mit größtmöglichem Anteil transparenter Flächen konzipiert. So sind die neuen Produktions- und Bürogebäude geprägt von viel Tageslicht, großzügigen Freiräumen und flexibel nutzbaren Bereichen. Zudem bieten sie jederzeit die Möglichkeit, vom Arbeitsplatz direkt auf den Mediencampus ins Freie zu gelangen.

Um die hohen Anforderungen an ein produktives Raumklima und maximalen visuellen Komfort an den Arbeitsplätzen zu erreichen, setzten die Architekten bei der Gebäudehülle auf die vorgehängte Closed Cavity Fassade WICTEC Modul Air. Sie erreicht einen hervorragenden Wärmeschutz von Ucw < 0,75 W/m²K sowie einen sehr guten Schallschutzwert von Rw > 45 dB.

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Fazit

Closed Cavity Systeme stellen aufgrund ihrer Vielzahl positiver Eigenschaften – abhängig von den konkreten Projektanforderungen vor Ort – eine ästhetisch ansprechende, energieeffiziente und wirtschaftliche Alternative zu klassischen Doppelfassaden dar. So eröffnen sie Architekten und Planern neue Gestaltungspotenziale und bieten gleichzeitig maximale bauphysikalische Performance. Durch die ganzheitliche geprüfte Systemtechnik ist ein langfristig sicherer und störungsfreier Gebäudebetrieb mit geringen Wartungs- und Reinigungskosten sichergestellt.

Text: Marco Theisinger, Project Manager und Spezialist für Closed Cavity Fassadensysteme. Hydro Building Systems Germany GmbH (WICONA)