So schlank werden die Häuser der Zukunft

Ingenieurinnen und Ingenieure der HTWK Leipzig erforschen neue Materialien, um Gebäude nachhaltiger zu machen und Ressourcen zu sparen

In der Einsteinstraße in Dresden entsteht aktuell ein Haus, das einen Einblick ins Bauen der Zukunft ermöglicht: Der Cube. Die Wände sind nur 27 Zentimeter dick – rund ein Drittel dünner als konventionelle Wände. Ermöglicht wird dieser technische Fortschritt durch eine Sandwichkonstruktion aus Carbonbeton und zwei neuen Dämmstoffen: Slentite und Slentex. Bei den beiden von BASF entwickelten Hochleistungsdämmstoffen handelt es sich um sogenannte Aerogele. Sie bestehen zum Großteil aus Luft, eingeschlossen in winzige Poren in einem Material auf mineralischer Basis (Slentex) beziehungsweise auf Polyurethan-Basis (Slentite). Die neuartige Wandkonstruktion führt zu einer effizienteren Flächenausnutzung von Bauland, spart Ressourcen wie Sand und Zement, hat eine deutlich bessere CO2-Bilanz und einen ebenso hohen Wohnkomfort wie herkömmliche Verfahren. Das belegen die Analysen der Forschungsgruppe Nachhaltiges Bauen an der Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (HTWK Leipzig). Die ersten Wände für den Cube werden diese Woche im Betonwerk Oschatz hergestellt.

Während der „Lebenszeit“ eines Gebäudes schlägt vor allem die Wärmeenergie zu Buche. Mehr als ein Viertel des gesamten Energieverbrauchs in Deutschland entfällt allein darauf. Durch effektive Dämmung sinkt der Heizbedarf deutlich. Die Besonderheit von Slentite und Slentex liegt in ihrer porösen Struktur. Umso kleiner die Poren, desto mehr werden die darin eingeschlossenen Luftmoleküle in ihrer Bewegungsfreiheit eingeschränkt. Dadurch wird die Wärmeübertragung stark reduziert. Durch die ausgesprochen gute Wärmedämmung benötigen die neuen Dämmstoffe nur halb so viel Raum wie herkömmliche Baustoffe.

Slentite und Slentex eignen sich hervorragend für Bereiche, in denen konventionelle Dämmstoffe nicht eingesetzt werden können. Doch bevor neue Materialien in Deutschland regulär in Bauprojekten eingesetzt werden können, müssen Handhabung, Einsatzgebiete und Grenzen ausführlich untersucht und dokumentiert werden – im besten Fall anhand von konkreten Pilotprojekten. Mit dieser Begleitforschung hat BASF die Forschungsgruppe Nachhaltiges Bauen an der HTWK Leipzig beauftragt. „Wir haben alle Kennwerte erhoben und umfangreiche Erfahrungen im Umgang mit den Dämmstoffen gesammelt, die für die Planung von Projekten unter Einsatz der neuen Baustoffe nötig sind. Dabei konnten beispielhaft folgende Fragen beantwortet werden: Mit welchen Werkzeugen können die Dämmstoffe verarbeitet werden? In welchen Fällen ist der Einsatz nicht nur ökologisch, sondern auch wirtschaftlich lohnend? Wie sehen konstruktive Detaillösungen aus, welche über den gesamten Lebenszyklus des Gebäudes sicher funktionieren?“, berichtet Alexander Kahnt von der Forschungsgruppe Nachhaltiges Bauen. Um den Wärme- und Feuchtigkeitsaustausch im Material unter verschiedenen Bedingungen zu untersuchen, nutzen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler computerunterstützte Simulationsprogramme. In den HTWK-eigenen Laboren erfolgen dann umfangreiche Validierungsprüfungen.

Etwa 40 Prozent des Energieverbrauches der europäischen Union entfallen allein auf den Bau, den Betrieb und den Abriss von Gebäuden. Beim Bauen wird derzeit am häufigsten Stahlbeton verwendet. Dabei schützt das alkalische Milieu des Betons den Stahl vor Korrosion. Eine Carbonbewehrung kann hingegen nicht rosten – bei Carbonbeton kann die nötige Betonschicht deshalb um bis zu 80 Prozent dünner sein. Seit 2014 arbeiten die HTWK Leipzig sowie mehr als 160 weitere Wissenschaftseinrichtungen und Unternehmen gemeinsam an der Markteinführung von Carbonbeton. Dafür wurde das Forschungskonsortium „C³ – Carbon Concrete Composite“ bereits mit dem Rohstoffeffizienzpreis, dem Deutschen Umweltpreis und zahlreichen weiteren Preisen ausgezeichnet.

Der 220 Quadratmeter große Cube in Dresden ist das Ergebnishaus des Forschungsprojekts C³. Das futuristische Labor- und Ausstellungsgebäude wird all die Vorzüge von Carbonbeton aufzeigen. Grundsteinlegung war im März 2020, bis zum Sommer 2022 soll das Gebäude fertiggestellt sein. Das gesamte Gebäude wird mit Messtechnik ausgestattet und nach der Inbetriebnahme von der Forschungsgruppe Nachhaltiges Bauen in einem Monitoring hinsichtlich bauphysikalischer Eigenschaften untersucht.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Prof. Dr.-Ing. Klaus Holschemacher,
Alexander Kahnt, Nadine Zschau
HTWK Leipzig, Institut für Betonbau, Forschungsgruppe Nachhaltiges Bauen
Tel.: +49 341 3076-6180
E-Mail: alexander.kahnt@htwk-leipzig.de

Weitere Informationen:

http://www.ifb.htwk-leipzig.de
http://www.slentite.de
http://www.slentex.de