Komfort und kleiner CO2-Fußabdruck in Kombination
In den letzten Jahren wurden erhebliche Anstrengungen unternommen, um die CO2-Emissionen und den Energieverbrauch von Gebäuden durch eine bessere Isolierung und Luftdichtung zu reduzieren. Diese Entwicklung führte aber auch zu dem negativen Effekt einer Verschlechterung der Innenraumumgebung. Das Projekt H-HOUSE (Healthier Life with Eco-innovative Components for Housing Constructions) will sich dieses Problems durch die Entwicklung von multifunktionalen und flexiblen Komponenten für Gebäudehüllen und Innenwände annehmen, die sowohl Energieeffizienz als auch Wohnkomfort zu einem erschwinglichen Preis bieten. Hierfür werden Bauteile geschaffen, die weniger graue Energie und einen kleineren CO2-Fußabdruck haben, die Ansammlung von Schadstoffen verhindern und Lärm reduzieren. Sie sollen sich sowohl für Neubauten als auch für die Sanierung eignen. Das auf nachhaltige Architekturkonzepte und Ökobilanzüberlegungen basierte Ökodesign der Lösungen unterstützt die Materialwissenschaftler und Ingenieure. Am Anfang stehen Materialien Mit der Aussicht auf völlig neue Bauteile entwickelte H-HOUSE zuerst neue Werkstoffe oder verbesserte verfügbare Materialien. Die Materialentwicklung umfasste irdene Materialien, Textilbeton (TRC), Schaumbeton (FC), Ultra-Hochleistungsfaserbeton (UHLFB) sowie Porenbeton (AAC) und konzentrierte sich auf die Modifizierung der physikalischen und chemischen Eigenschaften von Oberflächen. Lehmputze mit Aerogelen und Dämmplatten auf Naturstoffbasis erhöhten die Wasserdampfabsorption im Vergleich zu herkömmlichen Gipskartonplatten um 40 bis 80 %, was sich positiv auf den Feuchtigkeitspuffer auswirkte. Rund 30 natürliche Baustoffe wurden in neu gestalteten Testkammern auf Emissionen von Formaldehyd, flüchtigen organischen Verbindungen (VOC), halbflüchtigen organischen Verbindungen (SVOC) und Radon hin getestet. Bis auf eines zeigten alle Materialien nur geringe Emissionen, die unter den empfohlenen Grenzwerten lagen. Der Klinkergehalt von TRC und UHLFB – der zu einer höheren grauen Energie und einem größeren Kohlenstofffußabdruck beiträgt – wurde durch die Verwendung verschiedener Zementersatzmaterialien unter Bewahrung überlegener struktureller Eigenschaften reduziert. Zusätzlich stellten sich verschiedene weniger energieintensive Zementarten als möglicherweise gute Alternativen für Portlandzement bei der Herstellung von AAC heraus. Ein neuartiger Schaumbeton wurde entwickelt, dessen thermische Leitfähigkeit durch eine geringere Dichte und die Beimischung von Aerogelen reduziert wurde. "Der von uns entwickelte Schaumbeton hat eine geringere Dichte als Wasser und ist nicht entzündlich, sodass er im Brandfall anders als die meisten anderen Isolationsmaterialien keine giftigen Dämpfe freisetzt", erklärt Professorin Katarina Malaga, Projektkoordinatorin vom schwedischen Institut CBI für Zement- und Betonforschung. Fast undurchlässige selbstreinigende Oberflächen H-HOUSE liefert funktionalisierte Betonflächen. Durch die Mikrostrukturierung der Betonoberfläche in Kombination mit der Verwendung von Hydrophobierungsmitteln haben die Forscher diese wasserabweisend gemacht. "Wenn Wasser auf die Oberfläche gelangt, wird es abgewiesen und wäscht auch noch Schadstoffe ab", sagt Malaga. Dieser Effekt wird Verschmutzungen oder organische Wucherungen auf der Oberfläche verhindern. Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) in Deutschland hat diese Oberfläche entwickelt und ein Patent auf eine innovative Technik zur Schaffung solcher selbstreinigenden Betonoberflächen beantragt. Die Umsetzung in die Praxis H-HOUSE will nicht nur neue Materialien, funktionale Oberflächen und innovative Verbundbauteile entwickeln, sondern auch sicherstellen, dass sie in der Praxis wirtschaftlich produziert werden können. Zu allen Materialien und Verbundelementen werden Prototypen im Industriemaßstab hergestellt werden, um ihre Marktfähigkeit zu testen und alle verbleibenden Fragen zur Produktion zu lösen. "Das Zusammenfügen aller Materialien ist eine große Herausforderung", erklärt Malaga. Während noch detaillierte Kostenanalysen durchgeführt werden, erwartet Katarina Malaga einen höheren Kaufpreis für einige der Komponenten, der durch eine erhöhte Lebensdauer, geringere Wartungskosten und eine höhere Energieeffizienz ausgeglichen wird. Außerdem wird es Zeitersparnisse bei den Bauarbeiten geben: "Die isolierten Verbundfassadenplatten können in einem Schritt wie Legosteine angesteckt werden, während die Installation von Isolationsmaterial und die darauf folgende Verkleidung derzeit einen zweistufigen Prozess darstellen", erklärt die Wissenschaftlerin. H-HOUSE wird im Jahr 2017 abgeschlossen und die Konsortialpartner und Dritte haben bereits ihre Absicht erklärt, die Projektergebnisse zu kommerzialisieren.
Schlüsselbegriffe
CO2, H-HOUSE, Verbundstoff, Fassade, Gebäude, Energieeffizienz, selbstreinigend, Beton, Baustoffe, VOC, graue Energie
