FALLSTUDIE UND UNTERSUCHUNG VON UNTERSCHIEDLICHEN VERSCHATTUNGSFORMEN

FACADE STUDY

Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Thema der nachträglichen Verschattung von Fassaden. Hierbei wurden unterschiedliche geometrische Formen, Materialien und Verschattungsmechanismen verglichen und analysiert.  

Das abgesonderte Licht der Sonne hat einen wesentlichen Einfluss auf den menschlichen Körper. So beeinflusst der Rhythmus des Tageslichts die Physis, die Psyche und das Verhalten des Menschen. Unregelmäßigkeiten können sogar zu chronischen Erkrankungen führen. Um diesem Bedürfnis nach Tageslicht auch im Gebäude gerecht zu werden, entstehen Fassaden mit hohem Glasanteil. Diese bieten zusätzlich einen freien Ausblick und die Möglichkeit, in der Heizperiode solare Energie passiv zu nutzen. Allerdings ergibt sich besonders im Sommer ein Zielkonflikt. In der Regel werden vollverglaste Fassaden komplett verschattet, zum Schutz vor Blendung und unerwünschtem solaren Energieeintrag. Zudem sollen Betriebskosten für Kühlung reduziert werden. In der Regel werden hierzu Raffstores verwendet, die den Ausblick verstellen und die Tageslichtausbeute drastisch reduzieren, so dass am helllichten Tag künstliche Beleuchtung notwendig wird. Zudem leidet das architektonische Erscheinungsbild darunter.

Andere Fassaden, wie die Lochfassade und Bandfassade wurden in dieser Studie ebenfalls getestet. Mit dem Ziel, herauszufinden inwieweit die gewählte Geometrie einen Einfluss auf die Belichtung des jeweiligen Raumes hat.

Die zentrale Frage dieser Arbeit lautete also: Kann eine architektonisch ansprechende Verschattungsgeometrie entwickelt werden, die sommerlichen Überhitzungsschutz und gleichzeitig optimale Tageslichtversorgung und Ausblick gewährleistet?

Hierbei soll ein additives, schlichtes Verschattungselement entwickelt werden, das der Nachrüstung von Verwaltungsgebäuden mit hohem Fensteranteil dient. Durch den Verzicht auf ein mechanische Verschattungssystem können CO2- Emissionen und Betriebskosten eingespart werden. Zudem werden potenzielle Materialien eingesetzt, die in den nächsten 5 Jahren aufgrund ihrer Entwicklungsreife hinsichtlich ihres Lebenszyklus als nachhaltig bezeichnet werden können. Aus einer Sammlung verschiedenster Geometrien, die aus des Sonnenverlaufes abgeleitet werden können, gehen die drei Grundformen Rechteck, Sechseck und Dreieck hervor. Anschließend wurden die Formen hinsichtlich ihrer Umsetzbarkeit als Verschattungssystems untersucht. Aufgrund konstruktiver Einschränkung z.B. durch Komplexität, Anzahl der Bauteile und Ausbildung von Details (v.a. Brüstung) wurden die Ständer, Lamellen und der Schirm im weiteren Entwurfsprozess ausgeschlossen.

Nach dem Prozess der Formfindung kristallisierte sich eine Art “Wellenform“ heraus. Diese Form ähnelt dem parabelartigen Jahresverlauf der Sonne. Mithilfe dieser Form kann man individuell auf alle Sonnenstände und Fassadentypologien eingehen. Der höchste Punkt der wellenförmigen Öffnung markiert demnach das jeweilige innere Raumkonzept. Demnach kann für größere Festeröffnungen eine länger gezogene Welle verwendet werden. Die einzelne Wellenform findend Ihren Einsatz in der Lochfassade oder bei Gebäuden mit einzelnen Büroräumen. Durch diese Geometrie lässt sich das einfallende Licht der Sonne mehr als Halbieren. Gleichzeitig hat man eine freie Sicht nach außen und einen erhöhten Lichtanteil im Winter da die gewünschte Sonneneinstrahlung im Winter durch den tieferen Sonnenstand in das innere des Raumes gelangt.

Fallstudie bei einer voll verglasten Fassade

Die herausgefilterte Form der Welle, soll anhand einer Lichtsimulation mit DIVA beurteilt werden. Das Verschattungssystem wird anhand einer fiktiven voll verglasten Fasse getestet. Dabei haben Achsbreite, Himmelsausrichtung und Geschosshöhen, Einfluss auf die geometrische Gestaltung der Verschattung.

Glare Probability │ Anual Glare Analysis

Ohne Verschattung gibt es ca. 2.173 h im Jahr “unerträgliche“ und “störende“ Blendung. Durch die vorgesehene Verschattung kann dieser Wert auf ca. 488 h begrenzt werden, was ungefähr mit einer Lochfassade  vergleichbar ist.

Glare Probability │ Point in Time

Das Glare Rendering zeigt eine deutliche Verbesserung der Überblendung. Da in diesem Beispiel eine Südfassade simuliert wurde, sieht man besonders um 12 Uhr, wenn die Sonne steil von oben kommt, den größten Effekt.

Diese Studie wurde zudem an einer Lochfassade und Bandfassade wiederholt. Man kann dadurch sagen, dass der größte Verschattungseffekt bei einer voll verglasten Fassade besteht. Dennoch bietet sich dieses System auch bei einer Lochfassade an, da keine mechanischen Bauteile notwendig sind. Betriebskosten entfallen. Ein lästiges manuelles herablassen von Raffstores entfällt. Eine Belichtung durch künstliche Beleuchtung wird verringert. Wissenschaftlich kann diese Verschattungselement somit durchaus eine Option gegenüber konventionellen Verschattungselementen sein.