Oberfl\u00e4chengebundene Polymerschichten f\u00fcr nachhaltige Materialien<\/p>\n
Ein bedeutsamer Anteil des globalen Energiekonsums kann dem Beheizen und K\u00fchlen von Bauwerken wie zum Beispiel Gewerbefl\u00e4chen, Fabrik- oder Messehallen zugeschrieben werden. Heutzutage wird zumeist versucht dieses Problem in automatisierter Weise durch Verschattungen zu l\u00f6sen, indem eine Vielzahl von Motoren diese Verschattungen auf- und zufahren. Hohe Kosten f\u00fcr den Betrieb, Wartungen in regelm\u00e4\u00dfigen Abst\u00e4nden, hoher Energiekonsum und eine oft zu kurze Lebensdauer sind jedoch Folgen dieses hohen Levels an technischer Komplexit\u00e4t. Dieses Projekt befasst sich mit der L\u00f6sung dieses Problems mit einem vollst\u00e4ndig anderen Ansatz.<\/p>\n
W\u00e4hrend die bisher verwendeten Verschattungssysteme die Schwachstelle Fenster abdecken besch\u00e4ftigt sich dieses Projekt ausschlie\u00dflich mit der Fassade des Geb\u00e4udes. Die Fassade eines Geb\u00e4udes hat eine einfache Funktion, das Sch\u00fctzen von Bausubstanz vor der Witterung.<\/p>\n
Eine Bewegung, die gewisserma\u00dfen automatisch durch die Ver\u00e4nderungen der Umgebungsbedingungen hervorgerufen wird, kann in der Pflanzenwelt bei hygroskopisch angeregten Pflanzenbewegungen beobachtet werden. Als biologisches Vorbild dient der Konifere Zapfen. Bei hoher Feuchtigkeit sch\u00fctzt er seine Samen in dem er sich schlie\u00dft, w\u00e4hrend er sich bei niedriger Feuchtigkeit \u00f6ffnet. Durch diesen Mechanismus gew\u00e4hrleisten die Koniferen Zapfen, dass die Samen bei geeigneten klimatischen Bedingungen durch den Wind gro\u00dfr\u00e4umig verteilt werden k\u00f6nnen. Die Schuppen bestehen aus mehreren Lagen, welche unterschiedlich stark quellen und so die Bewegung hervorrufen.<\/p>\n
Der Fokus des Projekts liegt auf der Materialentwicklung eines mehrlagigen Systems aus Polymeren, welche durch Quellen und Entquellen eine Bewegung von speziell geformten Blenden ausf\u00fchren soll.<\/p>\n
Die Entwicklung eines solchen Systems ist abh\u00e4ngig von verschiedenen physikalischen Parametern, wie zum Beispiel das Fl\u00e4chentr\u00e4gheitsmoment, das Biegemoment und die Biegesteifigkeit, welche deshalb bestimmt. Damit die \u00dcbersetzung eines biologischen Vorbilds in ein technisches System gelingt wurden die physikalischen Bedingungen unter denen das biologische Vorbild funktioniert, genau bestimmt. Hierbei ist besonders interessant, wie sich das Elastizit\u00e4tsmodul der verschiedenen Schichten bei der Quellung ver\u00e4ndern. Der Quellfaktor und die Wasseraufnahme geh\u00f6ren au\u00dferdem zu den Parametern, die die Quellung beeinflussen. Das Verh\u00e4ltnis der Schichtdicken sowie die Orientierung der Fasern enthalten wichtige Informationen f\u00fcr das technische System. All diese Parameter bilden den Rahmen, in dem sich das Pendant bewegen soll und grenzt so auch die Materialauswahl ein. Au\u00dferdem konnte zur Kl\u00e4rung der exakten Wasseraufnahme der Schuppen beigetragen werden, was zeitnah publiziert wird.<\/p>\n
Zu Beginn der F\u00f6rderzeit stand ein System im Fokus, welches durch Quellung (Volumenvergr\u00f6\u00dferung) einer Schicht eine Biegung des gesamten Systems hervorruft. Alle Ergebnisse und Versuche dieses System zu stabilisieren haben jedoch darauf hingedeutet, dass ein System nicht die maximale Auslenkung aufbringt wenn es sich im mechanisch schw\u00e4chsten Zustand befindet. Eine \u00c4nderung der treibenden Kraft zum Trocknen und somit Zusammenziehen der Schicht brachte den Durchbruch zu einem zuverl\u00e4ssigen und justierbaren System, welches sogar Gewichte (bis zu 560 mg) heben kann. Der Bewegungsablauf und die Konditionen unter welchen er abl\u00e4uft soll in der letzten F\u00f6rderperiode genauer untersucht werden. Dieses System wei\u00dft nun eine Biegung im trockenen Zustand auf, wohingegen das System in feuchter Umgebung gerade ist. Dies entspricht dem exakten Bewegungsmuster der Koniferen Zapfen und kann durch verschiedene zus\u00e4tzliche Mechanismen zu einer gro\u00dffl\u00e4chigen Verschattung erg\u00e4nzt werden. Diese zus\u00e4tzlichen Mechanismen sollen im letzten F\u00f6rderzeitraum untersucht und bewertet werden und bringen uns weiter in Richtung autonome adaptive Fassade.<\/p>\n
Die Umsetzung des Projekts zu einer sogenannten \u201esmart building skin\u201c kann laut ESCORP-EU25 Studie von der European Solar Shading Organization zu der Reduktion von bis zu 90% der ben\u00f6tigten zus\u00e4tzlichen Heizung eines Geb\u00e4udes f\u00fchren und somit den CO2 Aussto\u00df pro Geb\u00e4ude um bis zu 80t im Jahr reduzieren. Wenn dieses System gro\u00dffl\u00e4chig an Geb\u00e4uden \u00fcberall auf der Welt zu finden w\u00e4re, w\u00fcrde dies einen gewaltigen Fortschritt in umweltfreundlicher Architektur und in der Energienutzung bedeuten.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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