ADAPTIVE GEBÄUDESYSTEME

Architekten und Designer bedienen sich immer wieder gern bei der einfallsreichen „Mutter Natur“, um Ideen für neue Technologien, Oberflächen und Systeme zu entwickeln. Bionik, Biokybernetik, Biomimikry, Nanotechnologie und neue, oft aus der Kombination unterschiedlicher Kompetenzen entwickelte Materialien beflügeln ihre utopischen Träume: Das Haus als ein sich selbst steuernder Organismus. In der Praxis sind wir davon allerdings noch weit entfernt. Gleichwohl gewinnen adaptive Gebäudesysteme im Kontext der Diskussion um den effizienten Umgang mit Energie mehr und mehr an Relevanz. Dafür spricht schon allein das Faktum, dass der Gebäudesektor mit 44 Prozent einen wesentlichen Anteil am weltweiten Primärenergieverbrauch hat. Architekten und Ingenieure stellen sich deshalb vermehrt dieser Tatsache und entwickeln unterschiedliche Lösungsansätze.

Ein Ansatz ist die adaptive Architektur: eine Architektur, die sich beständig aktualisiert. Sie passt sich – möglichst selbstständig – den verändernden klimatischen Bedingungen im Wechsel der Tages- und Jahreszeiten an. Dabei reagiert sie, ähnlich wie die Natur, dynamisch, veränderlich und responsiv. Durch eine adaptive Architektur verändern sich aber nicht allein technische Aspekten wie die Erhöhung der Leistungsfähigkeit von Gebäuden, wichtig ist dabei auch die ästhetische und kulturelle Betrachtungsweise von Architektur. So passt sich etwa ein Gebäude in tropischem Klima sichtbar anders an seine Umgebung an, als ein Bauwerk in gemäßigten Zonen oder polaren Regionen. Sichtbar wird diese Anpassungsfähigkeit vor allem an der Gebäudehülle. Wodurch aber erreicht man eine solche Adaptivität der Gebäudehülle? Zwischen digital gesteuerten mechanischen Systemen und selbstreagierenden „Smart Materials“ entsteht derzeit eine enorme Bandbreite an Vorschlägen.

Einige Beispiele aus der aktuellen Forschung und Entwicklung belegen im Rahmen unseres Themenschwerpunkts „Adaptive Fassaden“, an welcher Art von Systemen derzeit gearbeitet wird.

PERFOMATIVE ORNAMENTIK

Das System Tessellate™ besteht aus drei perforierten Ebenen aus Metall, die sich linear zueinander verschieben. Dadurch reguliert die Hülle sowohl ihre Sichtdurchlässigkeit als auch den direkten Eintrag der Sonnenstrahlung. Ein Rechner der mit einem Sensor verbunden und mit entsprechend programmierter Software versehen ist, steuert das System. Tessellate™ ist ein „Joint Venture” des Metallbauunternehmens Zahner mit der Adaptive Building Initative (ABI). Ein Prototyp am „Center for Geometry and Physics“ der „Stony Brook University“ auf Long Island, New York, existiert bereits. Gemeinsam mit Chuck Hoberman, einem Künstler und Experten für kinematische Systeme, entstand überdies eine Arbeit, die die funktionelle Leistungsfähigkeit von Fassaden in sinnliche Ornamentik übersetzt.

ATMENDES METALL

An der „University of Southern California“ arbeitet Doris Kim Sung an thermo-reaktiven Oberflächenstrukturen aus Bimetallen. Diese sollen in Zukunft den Luftaustausch und den solaren Eintrag in Gebäude selbsttätig regeln. Zur Zeit entstehen in diesem Zusammenhang sich verändernde Skulpturen, die die Möglichkeiten solcher Oberflächen demonstrieren. Doch schon bald könnte diese Technologie auch die Gestalt und die Funktion von Gebäuden bestimmen.

WETTERFÜHLIGES HOLZ

Achim Menges, Leiter des „Institutes für Computational Design“ an der Universität Stuttgart, forscht gemeinsam mit Steffen Reichert an Oberflächenstrukturen und Materialeigenschaften, die ohne mechanische oder elektronische Steuerung auf klimatische Veränderungen reagieren. Die Materialstruktur wird damit gleichsam selbst zur Maschine. Welche Möglichkeiten daraus für Architektur erwachsen, verdeutlicht das Projekt „HygroScope – Meteorosensitive Morphology“, bei dem sich eine skulpturale Struktur aus Holz in Abhängigkeit vom Feuchtigkeitsgehalt der Luft selbsttätig öffnet und schließt.

WANDELBARE TRANSPARENZ

„Hoberman Associates“ und das Buro Happold haben das System „Adaptive Fritting™“ entwickelt. Individuell gestaltbare Muster oder unterschiedliche Farben werden auf einem Trägermaterial gedruckt, das in eine Glaseinheit integriert wird. Minimale Verschiebungen dieses bedruckten Materials zueinander regulieren nun die Transparenz von Adaptive Fritting™, das bisher ausschließlich im Innenausbau eingesetzt wird.

DYNAMISCHER SCHLEIER

OMBRA-DLS® ist ein dehnbares Textil, das den direkten solaren Eintrag in Gebäude mittels seiner Webstruktur regulieren kann. Spannt man das Textil, verändert sich seine Permeabilität. Diese Low-tech-Lösung, die bisher in der Landwirtschaft verwendet wird, könnte in Zukunft auch in der Architektur zum Einsatz kommen.

KERAMIK ZUM KÜHLEN

Die Bioskin-Fassade der Sony Osaki Zentrale in Tokio ist eine vorgelagerte Struktur aus wasserdurchströmten Keramikstäben. Bei hohen Außentemperaturen tritt Wasser aus, das auf der Oberfläche der Keramikstäbe verdampft. Dadurch entsteht eine in die Fassade integrierte Kühlung, die die umgebende Luft um 2°C kühlt.

Philipp Molter ist Gründer des studio molter, welches als Architekturbüro auch beratende Tätigkeiten im Bereich Architektur und Fassadentechnologie anbietet. Er arbeitet ferner als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fachgebiet für Technologie und Design von Hüllkonstruktionen der TU München.