Gruppenfoto von zehn Personen vor einer begrünten Innenwand mit vertikal angeordneten Pflanzen in einem modernen Büro- oder Konferenzraum.

Angesichts zunehmender Urbanisierung und klimatischer Herausforderungen gewinnen Fassadenbegrünungen als integraler Bestandteil nachhaltiger Stadtentwicklung zunehmend an Bedeutung. Sie leisten nicht nur einen Beitrag zum Wärmeschutz und zur Verbesserung des Mikroklimas, sondern bieten auch ökologische und gestalterische Mehrwerte für den Gebäudebestand. Das vorliegende Projekt „Green Fassade Digital Twin“ setzt genau hier an und untersucht, wie sich diese Potenziale durch digitale Technologien und präzises Monitoring gezielt erfassen, simulieren und optimieren lassen. Konkret hat sich für diese Untersuchung die Favoritenstraße 9-11 in Wien, ein von der TU Wien gemietetes Objekt, als „Ideal“ geeignet erwiesen. Zwischen den in den vergangenen Jahren bereits umfassend von der Stadt Wien in klimatischer Hinsicht bearbeiteten Verkehrsachsen der Argentinier- sowie der Wiedner Hauptstraße wird hier durch die Umsetzung einer vorgehängten, hinterlüfteten Fassadenbegrünung, ganz im Sinne des Wiener Leitbildes von 2020, eine weitere Lücke im Wiener Grünraumnetzwerk geschlossen. (Wiener Leitbild, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster laut STEP 2025).

Ziele

  • Quantifizierung bauphysikalischer Vorteile von flächigen Fassadenbegrünungssystemen hinsichtlich der Dimensionierung ihrer Hinterlüftungsebene
  • Optimierung der Dimension der Hinterlüftungsebene durch parallele Untersuchung von drei Varianten, bei denen der Abstand zur Fassadenfläche variiert
  • Entwicklung eines Dashboards zur zentralisierten, webbasierten Auslese und semiautomatischen Kontrolle der Sensorik sowie Begrünungskomponenten
  • (Fertigung eines BIM Modells des Objekts – as planned und as is)
  • Integration der Begrünungselemente in Objektdatenbanken im BIM
  • Integration der Digitalen Systeme und erhobenen Daten in einem BIM Modell
  • Simulation von Strahlungseinträgen zur optimalen Pflanzenauswahl im Planungsstadium
  • Photogrammetrische Validierung von Pflanzenwachstumssimulationen
  • Planung und Argumentation von Fassadenbegrünung erleichtern
  • Schaffen von Grundlagen für die Integration der Fassadenbegrünung in Systeme des Facility Managements
  • Schaffen von Grundlagen zur detaillierten Darstellung des Lebenszyklus von Fassadenbegrünung
  • Schaffen von Städtischem Grün zur Mitigation der Folgen des Klimawandels

Projektübersicht

Durch die Konzipierung, Modellierung und das Monitoring von vorgehängten hinterlüfteten Fassadensystemen wird eine Forschungslücke geschlossen, da bisher keine genauen Daten zur Leistungsfähigkeit solcher Begrünungs-Systeme mit verschiedenen Abständen zu Wand vorliegen. Neben winterlichem Wärmeschutz im Gebäude, soll das Reduktionspotential der sommerlichen Überhitzung im städtischen Straßenraum durch positive hygrothermische Effekte erfasst und im idealen Fall gesteigert werden. Um diese Qualität der Fassadenbegrünung detailliert zu quantifizieren werden die Fassadensysteme mit einer hohen Dichte von sensiblen Sensoren ausgestattet und somit ununterbrochen bauphysikalisch überwacht.

Projektleitung

Projektpartner

Projektbeschreibung

Mittels digitaler Technologien im Sinne der Entwicklung eines digitalen Zwillings der grünen Fassade werden die Begrünungssysteme und Bestandsfassaden modelliert und mit den Sensordaten gekoppelt. Um dies zu ermöglichen wird eine Nutzeroberfläche entwickelt, die es ermöglicht, die umfassenden von verschiedensten Sensoren erfassten Daten an zentraler Stelle komfortabel über eine Internetbasierte Oberfläche auszulesen. Darüber hinaus wird eine Rückkopplung und mögliche Ansteuerung Analoger Systeme im Gebäude über das digitale Dashboard angestrebt.  
Diese Integration von engmaschig eingesetzten Hardwarekomponenten mit einem semiautomatisierten Softwarepaket und darüber hinaus der erprobten BIM-Technologie ermöglicht es, das Monitoring des physischen Zwillings, die Datenauswertung und die Prognose für die Lebenszyklus-Performance der Grünen Fassade zu generieren und verifizieren. Ein zusätzlicher Schwerpunkt liegt dabei auf der Simulation des solaren Strahlungseintrags, die eine davon abhängige Pflanzenauswahl ermöglichen soll. Weiters sollen mit Hilfe von photogrammetrischer Dokumentation der Begrünung auch Simulationsmodelle, die das Wachstum der Pflanzen simulieren validiert werden. Die Aggregation dieser Erkenntnisse bildet die Wissensbasis für die Entscheidungsunterstützung bei der zukünftigen Konzeption und Planung von Fassadenbegrünungssystemen. 

Zukünftige Potenziale 

Die gewonnenen Erkenntnisse dienen als Wissensbasis für zukünftige Planungsprozesse und bieten eine fundierte Entscheidungsgrundlage für den Einsatz von Fassadenbegrünungen im Bestand. Darüber hinaus stellen die Forschungsergebnisse die Grundlage für weitere wissenschaftliche Fortschritte im Bereich der Digitalisierung von Komplexen Gebäudesystemen und Möglichkeiten im Gebiet der Gebäudeverwaltung dar.