Doppelfassade: Was sind Zweite-Haut-Fassaden?

In den letzten Jahren hat sich die Doppelfassade (oder einfach als belüftet bezeichnet) als eine der innovativsten architektonischen Lösungen für den Bau nachhaltiger und energieeffizienter Gebäude herauskristallisiert. Dieses System, das mittlerweile in immer mehr kommerziellen und Wohnbauprojekten verbreitet ist, bietet nicht nur ästhetische Vorteile, sondern auch erhebliche Vorteile in Bezug auf Energieeinsparung, Schallschutz und Komfort im Innenraum. Aber was macht die Doppelfassade zu einer „zukunftsweisenden“ und funktionalen Wahl? In diesem Artikel werden wir die technischen Details, die Vorteile und die Herausforderungen dieser fortschrittlichen Technologie untersuchen.

Doppelfassade: Worum es sich handelt

Die Zweite-Haut-Fassade (oder Doppelfassade) ist ein architektonisches Verkleidungssystem, das aus zwei Schichten von Wänden besteht, die durch einen Luftraum getrennt sind. Die äußere Schicht, die normalerweise aus Glas besteht, dient als Schutz gegen Witterungseinflüsse, während die innere Schicht die Hauptabschottung des Gebäudes bildet. Der Luftraum zwischen den beiden Oberflächen kann in der Dicke von wenigen Zentimetern bis zu mehreren Metern variieren und kann natürlich oder mechanisch belüftet werden.

Diese Bauweise nutzt die Interaktion zwischen den beiden Schichten, um die Energieeffizienz des Gebäudes zu verbessern, indem die Innentemperatur je nach äußeren klimatischen Bedingungen reguliert wird. Das Ergebnis ist ein System, das den Einsatz von Klimaanlagen und Heizungen erheblich reduzieren kann und gleichzeitig den Komfort des Wohnraums verbessert.

Doppelschalige Vorhangfassade

Die Vorhangfassade ist ein vertikales Verkleidungssystem, das wie eine durchgehende und ununterbrochene Haut funktioniert, die normalerweise aus leichten Materialien wie Glas besteht. Diese Art von Fassade hat keine tragenden strukturellen Funktionen und trägt keine Lasten über ihr eigenes Gewicht hinaus und ist nicht dafür ausgelegt, Kräfte anders als horizontale, wie z.B. Winddruck, zu bewältigen. Die tragende Struktur wird vollständig von der tragenden Struktur des Gebäudes übernommen, die normalerweise aus Stahl- oder Stahlbetonstützen und -trägern besteht. Die Vorhangfassade zeichnet sich durch eine große Vielseitigkeit aus und kann sowohl mit transparenten als auch mit opaken Paneelen realisiert werden, wobei die Leistung einer traditionellen Gebäudehülle mit einem markanten Design kombiniert wird. Darüber hinaus kann sie so gestaltet werden, dass sie Feuerbeständigkeit und ballistische Sicherheit gewährleistet, indem oft kugelsichere Gläser integriert werden, um die Sicherheit zu erhöhen.

Zu den Arten von kontinuierlichen Fassaden gehören auch Zweite-Haut-Fassaden.

Zweite-Haut-Fassaden: architektonische Details

Die Zweite-Haut-Fassaden ist eine technologische Evolution im Bereich der Architektur, die Ästhetik und fortschrittliche Funktionalität integriert, um den Anforderungen an Energieeffizienz und Komfort von Gebäuden gerecht zu werden. Architektonisch zeichnet sie sich, wie bereits erwähnt, durch das Vorhandensein von 2 unterschiedlichen Hüllen aus – in der Regel eine innere und eine äußere – die durch einen Luftraum getrennt sind, dessen Breite je nach Projekt variieren kann und eine entscheidende Rolle bei der Regulierung des Mikroklimas im Inneren des Gebäudes spielt. Im Folgenden analysieren wir die spezifischen architektonischen Details.

• äußere Schicht: Die äußere Schicht der Zweite-Haut-Fassaden besteht normalerweise aus einer leichten Glasstruktur, kann aber auch metallische Materialien oder opake Paneele umfassen. Diese Verkleidung fungiert als Schutzbarriere gegen Witterungseinflüsse und mechanische Belastungen wie Wind. In vielen Fällen ist das verwendete Glas mit reflektierenden oder solarsteuernden Beschichtungen behandelt, um die Wärmeaufnahme zu reduzieren. Die architektonischen Lösungen zur Befestigung des Glases sehen punktuelle Systeme, Aluminiumrahmen oder hängende Strukturen vor;
• Luftraum: Der Luftraum zwischen den beiden Schichten kann von wenigen Zentimetern bis zu mehreren Metern variieren und stellt das grundlegende Element für die Belüftung und thermische Regulierung dar. In einem belüfteten System zirkuliert die Luft natürlich oder gezwungen innerhalb dieser Hohlräume, was zur Reduzierung der thermischen Last im Sommer und zur Wärmehaltung im Winter beiträgt. Dieser Raum kann auch solarsteuernde Vorrichtungen wie Rollos oder Sonnenschutzlamellen beherbergen, die die Innenräume vor übermäßiger Sonneneinstrahlung schützen und die Energieeffizienz des Gebäudes verbessern;
• innere Schicht: Die innere Schicht fungiert als Hauptabschottung des Gebäudes und besteht in der Regel aus isolierendem Glas (doppelt oder dreifach) oder opaken Paneelen, je nach den Leistungs- und Gestaltungsanforderungen. Architektonisch muss sie mit der tragenden Struktur des Gebäudes integriert werden, wobei besonderes Augenmerk auf die Verbindungen zwischen Fassade und Struktur gelegt wird, um Wärmebrücken zu vermeiden und die Kontinuität der Isolierung zu gewährleisten;
• Befestigungssysteme und tragende Strukturen: Die Details der Verankerung und Befestigung der Zweite-Haut-Fassaden sind entscheidend, um die Sicherheit und Langlebigkeit des Systems zu gewährleisten. Elemente wie Halterungen, Anker und Metallstützen müssen so ausgelegt sein, dass sie sowohl vertikale als auch horizontale Lasten tragen und die Hülle auch unter dem Einfluss von Wind und anderen klimatischen Faktoren stabil bleibt. Auf architektonischer Ebene sind diese Systeme oft unsichtbar, um die Transparenz und Leichtigkeit der Hülle nicht zu beeinträchtigen;
• Belüftung und Öffnungen: Ein weiterer relevanter architektonischer Aspekt ist die Anordnung der Belüftungsöffnungen, die sowohl oben als auch unten in der Fassade platziert werden können, um die natürliche (Schornstein-Effekt) oder mechanische Belüftung zu erleichtern. Diese Details müssen so gestaltet werden, dass sie die Ästhetik der Fassade nicht beeinträchtigen und sich harmonisch in das Gesamtdesign der Gabäudehülle integrieren;
• Zubehörteile: Zu den Zubehörteilen, die die architektonische Komplexität der Zweite-Haut-Fassaden bereichern, gehören Wartungsstege, Geländer und integrierte Beleuchtungssysteme, die nicht nur die Funktionalität verbessern, sondern auch zur Definition der visuellen Identität des Gebäudes beitragen.

Zweite-Haut-Fassaden: die Funktionsweise

Die Funktionsweise der Zweite-Haut-Fassaden basiert auf dem „Schornstein-Effekt“: Die Gebäudehüllen bestehen aus zwei Schichten, innerhalb derer ein Luftraum entsteht, dessen Funktion darin besteht, die Wärme im Sommer abzugeben und im Winter zu speichern. Lassen Sie uns im Detail untersuchen, worum es sich handelt, beginnend mit der Struktur der Zweite-Haut-Fassaden.

Strukturelle Zusammensetzung

Das System der Zweite-Haut-Fassaden besteht aus:

• Innenverglasung: Dieses Bauteil aus Isolierglas (Doppel- oder Dreifachglas) dient der Wärme- und Schalldämmung und wirkt als primäre Barriere zwischen Innen und Außen. Das isolierende Glas besteht aus zwei oder drei Glasscheiben, die durch einen mit Edelgasen wie Argon gefüllten Hohlraum getrennt sind, um die thermischen Isolationseigenschaften zu verbessern;
• Außenverglasung: Typischerweise eine einzelne Glasschicht oder sicherheitsverglastes Verbundglas, das zum Schutz des Luftraums vor äußeren Witterungseinflüssen konzipiert ist. Dieses Glas kann mit selektiven Beschichtungen behandelt werden, wie z.B. solarsteuernden Beschichtungen oder niedrig-emissiven (Low-E) Beschichtungen, die den Energiefluss zwischen innen und außen optimieren;
• Luftraum: Der Raum zwischen den beiden Verglasungsschichten variiert typischerweise von wenigen Zentimetern bis über einen Meter, abhängig von den Leistungsanforderungen und dem architektonischen Projekt. Der Luftraum kann natürlich oder mechanisch belüftet werden, um die thermische Verwaltung und den Innenkomfort zu verbessern.

Struktur und Belüftung

Die Belüftung des Luftraums kann auf verschiedene Weise gesteuert werden, was das thermische Verhalten des Systems beeinflusst. Die Hauptkonfigurationen der Belüftung sind:

• natürlich (passive Fassade): Die Luft zirkuliert frei durch Öffnungen an der Basis und an der Spitze der Fassade. Diese Luftbewegung nutzt den Temperaturunterschied zwischen innen und außen, um einen Schornstein-Effekt zu erzeugen, der die Innentemperatur reguliert. Im Sommer wird die warme Luft ausgestoßen, während im Winter die Wärme zurückgehalten wird, wodurch der Energiebedarf reduziert wird;
• mechanisch (aktive Fassade): In diesem System wird die Luft durch Wärmetauscher und mechanische Ventilatoren ausgetauscht. Die aktive Fassade bietet eine präzisere Kontrolle der Belüftung und ermöglicht eine bessere Wärmerückgewinnung, was sie besonders effizient in den kälteren Jahreszeiten macht.

Thermische Verwaltung und solare Kontrolle

Die Funktionsweise der Zweite-Haut-Fassade ist eng mit ihrer Fähigkeit verbunden, den Wärmeübergang zwischen dem Innen- und Außenbereich zu optimieren und den Energiebedarf für Heizung und Kühlung zu reduzieren. Im Einzelnen:

• thermische Isolation: Der Luftraum wirkt als thermische Barriere und reduziert die Wärmeverluste im Winter. In natürlich belüfteten Systemen reduziert die Luft, die im Luftraum zirkuliert, die sommerliche Überhitzung und minimiert die Wärmeansammlung. In mechanischen Systemen erfolgt der Luftaustausch kontrolliert, was die Wärmerückgewinnung im Winter durch hocheffiziente Wärmetauscher ermöglicht;
• dynamische solare Kontrolle: Das Management des solaren Gewinns ist entscheidend, um die thermische Last im Sommer zu reduzieren. Viele Systeme der Zweite-Haut-Fassaden integrieren solarsteuernde Vorrichtungen im Luftraum, wie Jalousien, Vorhänge oder verstellbare Lamellen. Diese Geräte können manuell oder automatisch eingestellt werden, um den Eintritt von natürlichem Licht zu optimieren und den solaren Energieeintrag zu reduzieren. Die äußere Fassade kann mit solarsteuernden Beschichtungen behandelt werden, wie z.B. niedrig-emissiven Gläsern oder selektiven Beschichtungen, um die Übertragung von Sonnenstrahlung zu reduzieren und gleichzeitig ein hohes Maß an natürlichem Licht zu erhalten;
• Gewächshaus-Effekt: In kalten Klimazonen kann das System mit Zweite-Haut-Fassaden genutzt werden, um solarthermische Energie im Luftraum zu speichern, wodurch ein kontrollierter Gewächshaus-Effekt entsteht, der zur passiven Erwärmung des Gebäudes beiträgt.

Akustische Leistungen

Einer der Hauptvorteile der Zweite-Haut-Fassaden ist der Schallschutz. Der Luftraum fungiert als Schallabsorptionseinheit, die die Übertragung von Außengeräuschen in das Innere des Gebäudes reduziert. Die akustische Leistung hängt hauptsächlich von folgenden Faktoren ab:

• Dicke des Luftraums: Je breiter der Raum zwischen den beiden Glasschichten ist, desto größer ist die Fähigkeit, Geräusche von außen zu dämpfen. Dicken zwischen 50 und 100 cm sind besonders effektiv bei der Reduzierung von hochintensiven Geräuschen, wie Verkehr oder Fluglärm;
• Art des Glases: Der Einsatz von Verbundglas mit schallabsorbierenden Zwischenschichten verbessert zusätzlich den Schallschutz. Diese Art von Glas wird häufig in der äußeren Haut verwendet, um Schwingungen zu absorbieren und deren Übertragung zu begrenzen.

Planung von Zweite-Haut-Fassaden

Um eine Zweite-Haut-Fassade zu planen, müssen eine Reihe von grundlegenden Parametern bewertet werden, um den Erfolg des Projekts sicherzustellen. Zunächst muss mit der 3D-Modellierung des Gebäudes begonnen werden. Mit einer Gebäudeplanungssoftware modelliert man die Fassade in 3D unter Verwendung des speziellen parametrischen BIM-Objekts. Es steht eine umfangreiche Bibliothek mit vielen Modellen zur Verfügung, die ma auch an Design-Bedürfnissen anpassen kann.

Vorhangfassade Edificius