Forschungsprojekt WDVS Modulation

Projekttyp: Forschung
Projektstatus: Gebaut
Fertigstellung: 2014
Bauherr: Förderer und Sponsoren
Das Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR) in Abstimmung mit dem Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS) im Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (BBR) im Rahmen der Forschungsinitiative „Zukunft Bau“
Bayerische Hausbau GmbH
Zusammenarbeit mit: Sto AG
Projektleitung: Faraneh Farnoudi

Das vom Bundesbauministerium im Rahmen der Initiative »Zukunft Bau« geförderte Forschungsprojekt begriff die energetische Ertüchtigung der Gebäudehülle nicht nur als Ingenieurleistung, sondern auch als gestalterische Aufgabe und Chance. Im Hinblick auf ein konkretes Untersuchungsobjekt wurden Wege erarbeitet, gestalterische Aussagen mit der Nutzung von Wärmedämmverbundsystemen (WDVS) zu verbinden. Dabei ging es nicht um ein »Aufhübschen« der vorhandenen Systeme, sondern um eine Weiterentwicklung von deren ästhetischen Potentialen und Konsequenzen. Die meisten Versuche der architektonischen Gestaltung von WDVS scheitern an dem Versuch, geputzte Massivbauoberflächen nachzuahmen. Bereits die technischen Gegebenheiten des Materials verhindern eine entsprechende Analogie. Putzkörnungen sind nur relativ grob möglich, da sich das System ansonsten zu stark aufheizt und zu Rissen neigt. Putzfaschen und ähnliche Gliederungsformen sind wegen der hohen Feuchteempfindlichkeit von WDVS nur innerhalb sehr enger Grenzen realisierbar. Selbst die Wahl der Farbigkeit ist aufgrund der einzuhaltenden Helligkeitsbezugswerte stark eingeschränkt. Das im Rahmen dieses Forschungsvorhabens verfolgte Konzept setzte daher nicht beim Putz an, sondern bei der darunter liegenden Wärmedämmung. Deren Eigenschaften kommen einer Bearbeitung durchaus entgegen: Ihrer Verformung steht nichts im Weg, sofern man waagrechte Flächen und die daraus resultierende Feuchteproblematik vermeidet. Würde die Dämmung entweder dreidimensional modelliert oder zugeschnitten, würde die Oberfläche des Hauses zu einer gestaltbaren Ebene, die wesentlich subtilere Abstufungen zuließe als man sie vom Massivbau her kennt.

Statt auf die Mimikry von Putzbauten setzte das Forschungsprojekt auf eine ästhetische Lösung, die sich aus den Qualitäten des WDVS selbst entwickelt. Es versuchte nichts weniger als dessen Funktion innerhalb der Fassadengestalt ablesbar zu machen. Ausgangspunkt für die daraus folgenden Überlegungen war der unterschiedliche Wärmedurchgang verschiedener Bauteile einer Bestandsfassade. Wird die Dimensionierung des Dämmstoffs den ungleichen Wärmedurchgangskoeffizienten angepasst, entsteht eine Modulation der Oberfläche, die sich aus den unterschiedlichen thermischen Zuständen der Gebäudehaut ableitet. Hierfür berechnet ein Computerprogramm auf der Basis von thermografischen Aufnahmen Wärmedurchgänge und Mängel in der thermischen Hülle, Temperaturverteilungen und Wasserdampfdiffusionsströme des Gebäudes und simuliert diese in einem dreidimensionalen Modell. Grundsätzlich ließe sich diese vom Wärmedurchgang durch die Fassade abgeleitete Modulation bereits als Relief des Dämmstoffes wiedergeben. Allerdings wären die dabei entstehenden Flächen zweifach gekrümmt und daher nur mittels eines aufwendigen Fräsprozesses herstellbar. Eine Realisierung sähe sich zudem mit dem Problem konfrontiert, dass es bisher keine dreidimensional verformbaren Putzgewebe gibt. Das Forschungsprojekt untersuchte daher Modulationen, die einerseits ausgehend von dem beschriebenen Modell den Wärmedurchgang abbilden, andererseits aber eine einfachere Fertigung versprechen.

Eine Versuchsreihe zur Variation des „Urmodells“ beschäftigte sich mit der Übersetzung der Ausbuchtungen in „Höhenschichtlinien“. Hierbei entstand ein aus vergleichsweise dünnen EPS-Platten zu fertigendes Modell. Nachteil dieser Vorgehensweise war, dass sich vergleichsweise viele horizontale Stellen ergaben, die bautechnisch schwierig zu beherrschen sind. Eine grundlegend andere Umsetzung baute die Wölbungen nicht schichtweise auf, sondern schnitt sie den Höhenlinien folgend aus dem Material heraus. Wurde die Schnittführung hierbei waagrecht ausgerichtet, so entstand ein komplett neues Bild, auch dieses Modell aber wies vergleichsweise viele waagrechte Flächen auf. Senkrechte Schnitte vermieden das Problem, je nach Auflösung ergaben sich aber schwierig zu bearbeitende Übergänge. Eine vierte Variante bestand in der Triangulation. Die gewölbten Flächen wurden in Dreiecke aufgelöst und bildeten so überwiegend glatte Ebenen, die mit Gewebe überzogen werden konnten und einen homogenen Übergang zum jeweiligen Nachbarteil aufwiesen. Nach Fertigung der Dämmstoffblöcke müssen diese, wie auch bei herkömmlichen WDVS, am Objekt fixiert, armiert und verputzt werden. Bei Verwendung geeigneter Werkzeuge und Materialien konnte auch hier das gewünschte Ergebnis erzielt werden. Somit wurde im Sinne einer materialgerechten Ästhetik ein erster Impuls für eine Weiterentwicklung des Produktes WDVS unter grundlegend neuen gestalterischen Aspekten gesetzt.

Mittlerweile hat die Sto AG eine die digitale Prozesskette vom Entwurf bis zur industriellen Fertigung des Systems umgesetzt. Die Gesamtlösung, die Sto befähigt, modulierte WDVS als Individuallösungen in den Markt einzuführen, wurde auf der BAU 2015 der Öffentlichkeit vorgestellt.

Forschungsbericht im Volltext
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