Aktuelle Studien belegen, dass 28,5 % des deutschen Primärenergieverbrauchs für die Klimatisierung von Innenräumen benötigt werden und dieser Energiebedarf durch eine stufenlos einstellbare Verschattung um bis zu 29 % gesenkt werden kann [1, 2]. Entsprechend ist es zwingend notwendig nicht nur die Adaptivität der Hülle als solches technisch zu realisieren, sondern den Energiebedarf für diese Adaptivität gleichzeitig möglichst gering zu halten [3, 4]. Durch die Funktionalisierung der Oberfläche der Gebäudehülle lässt sich der Energieverbrauch der Fassade zum einem ausgleichen und zum anderen kann die zusätzliche Energie eingespeist werden [5].
Die Adaptivität der äußeren Gebäudehülle bzw. der Fassade spielt jedoch nicht nur für den Energieverbrauch des Gesamtgebäudes, sondern ebenso für den Komfort des Gebäudenutzers eine wichtige Rolle: Menschen in urbanen Räumen verbringen durchschnittlich 87 % ihrer Zeit in Innenräumen [6]. Aus diesem Grund ist es wichtig Gebäude für den Nutzer komfortabel zu gestalten. Der Komfort von Innenräumen wird maßgeblich durch vier Umweltfaktoren beeinflusst: Beleuchtung, Lärm, Lufttemperatur und Luftqualität [7]. Als Schnittstelle zwischen dem Innenraum und der äußeren Umgebung haben Fassaden, deren Ausgestaltung und Größe der Fensterfläche, sowie die Verschattung dieser einen maßgeblichen Einfluss auf die vier Faktoren. Entsprechend müssen Bedingungen geschaffen werden, damit sie sich an die stetig wechselnden Umweltbedingungen anpassen können, um den notwendigen Komfort zu gewährleisten.

Die vorgestellten Forschungsergebnisse basieren auf den Arbeiten aus dem Forschungsprojekt „Flectuation“ (KK5293301EB1, BMWK). Im laufenden Projekt wird eine adaptive Fassade für den botanischen Garten in Freiburg entwickelt und gefertigt, welche zum einem die einfallende Sonnenstrahlung reguliert und zum anderem mit integrierter Photovoltaik Energie erzeugt. Die Sonneneinstrahlung wird durch die Verformung von bio-inspirierten, lokal nachgiebigen, glasfaserverstärkten Kunststofflaminaten reguliert. Die FlectoLine-Elemente der ersten bestückten Sektion bestehen aus einem Hybridmaterial aus GFK und Elastomer mit einer integrierten pneuma-tischen Kammer [8, 9]. An der Fassade werden die Elemente erstmalig im großen Maßstab und gleichzeitig unter realen Außenbedingen getestet. Gleichzeitig werden alternative Material-kombinationen für die übrige Fassade untersucht und sollen schrittweise technisch umgesetzt werden.
Für die Fassade wird innerhalb des laufenden Forschungsvorhabens – gestützt durch Simulationen und physikalische Tests, welche den Einfluss von Tageslicht, Sonneneinstrahlung und Wärmehaushalt des Gebäudes untersuchen – eine Steuerung für die adaptive Fassade entwickelt. Diese Steuerung hat zum Ziel den bestmöglichen Kompromiss zwischen energiesparendem Gebäudebetrieb, hohem Komfort in Innenräumen und hoher Energieausbeute herzustellen. Da einzelne FlectoLine-Elemente mit einer endkonturnah gefertigten Photovoltaik-Folie ausgerüstet sind, kann auch die Energiegewinnung durch Nachführung der Fassadenelemente untersucht werden.
Innerhalb des Vortrages werden aktuelle Forschungsergebnisse der Material- und Steuerungsentwicklung für adaptive Fassadenelemente am Beispiel der FlectoLine-Fassade im Botanischen Garten der Universität Freiburg präsentiert.

Förderung
Das internationale Forschungsvorhaben „Flectuation“ wird auf deutscher Seite vom Bundes¬minis-terium für Wirtschaft und Klimaschutz der Bundesrepublik im Rahmen des Zentralen Innovations-programms Mittelstand (ZIM) bzw. auf österreichischer Seite von Bundesministerium für Arbeit und Wirtschaft und das Bundesministerium für Klimaschutz, Umwelt, Energie, Mobilität, Innovation und Technologie über die Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) gefördert. In direktem Zusammenhang mit der technischen Umsetzung der FlectoLine-Fassade stehen ebenfalls die Forschungsergebnisse des abgeschlossenen Forschungsvorhabens „Bio-inspirierte elastische Materialsysteme und Verbundkomponenten für nachhaltiges Bauen im 21ten Jahrhundert“ (BioElast A03), finanziert vom Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg im Rahmen des Projektes. Darüber hinaus wurde die Arbeit teilweise von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen der deutschen Exzellenzstrategie EXC 2120/1-390831618 unterstützt.

Danksagung
Die Autoren bedanken sich bei der Universität Freiburg für die Möglichkeit die FlectoLine-Fassade im botanischen Garten umsetzen zu können und die Fläche des Gewächshauses als Versuchsfläche nutzen zu dürfen. Besonderer Dank gilt im Kontext der 10-jährigen Forschungsarbeit, die zu dieser Fassade führte, Prof. Dr. Thomas Speck und seinem Team für die wertvolle Zusammenarbeit und die biologischen Erkenntnisse, die zur Entwicklung der FlectoLine-Elemente beigetragen haben sowie den Mitarbeitern des Gewächshauses des Botanischen Gartens Freiburg für die entscheidenden Unterstützung bei der Installation der adaptiven Fassade. Darüber hinaus danken die Autoren den in der Fertigung beteiligten Firmen Krempel GmbH, Carbon-Werke Weißgerber GmbH & Co KG, Roy Hohlfeld Wasserstrahlschneiden und den beteiligten Mitarbeitern für die Unterstützung.