Fassaden mit AlgenPhotobioreaktoren aus Glas

www.research.arup.com, www.tu-dresden.de

FABIG steht für Fassaden mit Algen-Photo­bio­reaktoren aus Glas. Es ist die Weiterentwicklung der Algen-Bioreaktoren des Gebäudes BIQ in Hamburg. 2013 wurde das außergewöhnliche Fassaden- und Energiekonzept auf der IBA Hamburg zum ersten Mal präsentiert. Was die Fassade weltweit einzigartig macht, ist, dass in den mit einer Nährlösung durchströmten Fassadenelementen Mikroalgen kultiviert werden, um Bio­masse und Wärme für den Gebäudebetrieb zu gewinnen und dabei CO2 umzuwandeln.

Sowohl die Systementwicklung (2010–2013) als auch das anschließende Monitoring des BIQ (2013–2016) wurde von der Forschungs-initiative Zukunft Bau gefördert. Das von der TU Dresden koordinierte Forschungsvorhaben FABIG hat das Ziel, die Photobioreaktoren gestalterisch und technisch weiterzuentwickeln und die haustechnische Ein­­bindung zu optimieren.

Um die Gestaltungsfreiheit für Architekten und Planer zu steigern, entwickeln die Planer von ARUP gemeinsam mit ihren Partnern, der TU Dresden, der SSC GmbH, der Frener und Reifer GmbH und der ADCO Technik GmbH, drei verschiedene Fassadentypen:

1. Ein transluzentes Fassadenelement: Die Grünfärbung ist zwar von innen erlebbar, eine Durchsicht ist aber nur bedingt möglich; der Reaktor dient gleichzeitig als Sonnenschutz.
2. Ein opakes Fassadenelement: Der Algenreaktor ist von innen nicht sichtbar; ist aber von außen als Gestaltungselement ablesbar.
3. Ein transparentes Fassadenelement: Es ist kein Reaktor-Element integriert und eine freie Durchsicht nach außen gewährleistet.

Das Modul erfordert die Verbindung von Fassade und Haustechnik. Die Komplexität liegt dabei in der projektspezifischen Entwicklung des Energie- und Haustechnikkonzepts. Zur Kommerzialisierung des Systems ist es notwendig, das System in den Stoffkreislauf des Gebäudes so weit wie möglich zu integrieren, beispielsweise durch das Nutzen von Nährstoffen aus dem Grau- und Schwarzwasser.

Während bei BIQ die Bioreaktoren noch als außenliegende Elemente ausgeführt wurden, wird bei FABIG der Bioreaktor mit der thermischen Hülle und einer 2-fach- bzw. 3-fach-Verglasung kombiniert.

Des Weiteren möchten die Forscher beste Bedingungen für das Wachstum der Mikroalgen schaffen. Dazu dienen CFD-Simulationen, die die Strömungs- und Mischungsvorgänge detailliert untersuchen und so eine gezielte Optimierung der Reaktoren erlauben. Computational Fluid Dynamics (CFD)-Simulationen, also numerische Strömungsmechanik, sind computergestützte 3D-Modelle, die durch ein möglichst engmaschiges Rechengitter die Strömungen und Mischungen innerhalb des Photobioreaktors nachahmen. Eine technische Verbesserung soll das Fügeverfahren erzielen. Beim BIQ in Hamburg waren die Rahmen der Elemente noch geklemmt. Im Rahmen des Projekts FABIG hingegen werden die Photobioreaktoren geklebt. Dadurch wird die gesamte Konstruktion schlanker, gestalterisch anspruchsvoller und die Kosten minimiert.

Das Ziel der Forschung ist es, das Modul als Industrieprodukt zu einem marktüblichen Preis anbieten zu können. Der erste Prototyp soll 2017 präsentiert werden, ein Fassaden­demonstrator ein Jahr später.

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