INFINITE

Die Mehrheit der europäischen Gebäude ist nicht ausreichend gedämmt und benötigt aufgrund dessen eine beträchtliche Menge mehr Energie, um ganzjährig behagliche Innenraumtemperaturen zu erreichen. Der Gebäudebestand in der EU ist verantwortlich für etwa 40% des Energieverbrauchs und 36% aller Kohlenstoffemissionen in der europäischen Union. Das liegt primär daran, dass die Hälfte aller Häuser in den meisten EU-Ländern vor 1970 und somit vor der Einführung erster Wärmeschutzverordnungen gebaut wurde. Wichtig ist daher, die Energieeffizienz der Gebäudehülle zu verbessern. Die Simulationsergebnisse des Instituts für Immobilien, Bauen und Wohnen GmbH (IIBW) zeigen, dass bei einer Erhöhung der Sanierungsrate von 1,5 % (Stand 2022) auf 2,8 %, beginnend mit dem Jahr 2030, die Sanierung des gesamten thermisch unzureichenden Bestandes bis 2040 möglich ist. Mit der gleichzeitigen Umstellung auf erneuerbare Energien kann so die Dekarbonisierung des Gebäudebestandes ebenfalls bis 2040 erreicht werden.

Das länder- und disziplinübergreifende Projekt INFINITE zielt darauf ab, die nachhaltige Sanierung von Bestandsgebäuden durch modulare Lösungen voranzutreiben. Konkret geht es hierbei um All-in-One-Module auf Basis einer gedämmten Holzkonstruktion, um Außenbauteile von sanierungsbedürftigen Gebäuden energetisch zu optimieren. Die Technologien werden an Demo-Gebäuden in 2 verschiedenen Ländern (Italien und Slowenien) getestet - mithilfe von Monitoring sollen weitere Erkenntnisse gewonnen werden.

Durch die Vorfertigung der Holzelemente im Werk sollen Zeit und Kosten reduziert werden. Besonderes Augenmerk wird außerdem auf den Lebenszyklus der Module gelegt, um bei der (De-)Montage umweltfreundlich agieren zu können und im Sinne der Kreislaufwirtschaft zu handeln. Kreislauffähiges Bauen geht dabei über Recycling hinaus und beschreibt den Ansatz, für die Produkte oder Materialien auch nach dem Ende ihrer Lebensdauer eine Verwendung zu finden und diese nicht einfach zu entsorgen.

Ein weiteres Ziel ist der Einsatz von Materialien mit geringem CO2-Ausstoß, um EU-weit die Dekarbonisierung des Gebäudebestands voranzutreiben. Das Konzept basiert auf dem Ansatz der „Renovation 4.0“, welcher eine Verbindung zwischen der Industrialisierung und der Digitalisierung anstrebt, um maßgeschneiderte, umweltverträgliche, leistbare und kosteneffiziente Nachrüstungslösungen für die Sanierung von bestehenden Gebäuden anzubieten. Bei den INFINITE All-In-One-Bausätzen werden zur Darstellung der verlängerten Lebensdauer, sowie der verbesserten Gebäudehülle, in allen Phasen des Sanierungsvorganges die Lebenszykluskosten (LCC) und die Lebenszyklusanalyse (LCA) betrachtet und dokumentiert.

EINBLICK IN DIE TECHNOLOGIEN
Bei INFINITE werden fünf industrietaugliche vorfertigungsfähige Komplettbausätze (All-in-One-Technologien) für Gebäudehüllen entwickelt und in Form von Mock-ups und an bestehenden sanierungsbedürftigen Gebäuden an unterschiedlichen Standorten in Europa getestet und mit einem Monitoring überwacht. Damit wird auch überprüft, wie weit das Klima Einfluss auf die Performance hat. Ziel ist es die sanierten Bestandsgebäude mit den All-In-One-Bausätzen auf den Standard der Nullenergiehäuser zu heben.

Das Konzept besteht aus einer modularen Holz-Rahmen-Konstruktion, die an den Außenflächen des Gebäudes installiert werden kann, um sowohl die Energieeffizienz und Behaglichkeit im Gebäude zu verstärken und zeitgleich den Kosten- und Zeitaufwand für die Sanierung der Gebäude zu reduzieren. In jedes Modul können - je nach Anforderung- ein oder mehrere technische Komponenten, wie unten dargestellt integriert werden:
• Umweltverträgliche und begrünte Gebäudehüllenlösungen (GREEN)
• Energie- und Frischluftverteilungssystem
• Intelligente Fenster/Verglasung
• Gebäudeintegrierte Photovoltaikanlage (BIPV = Building Integrated Photovoltaics)
• Solarthermische Erzeugungsanlage (BIST = Building Integrated Solar Thermal)
• Building Information Modeling (BIM)
• Anpassungsfähiges Gebäudemanagementsystem (BMS = Building Management System)

Das Design der Bausätze wird durch die Multi-Nutzer-BIM-Plattform mit einer inkludierten Palette an Plugins für LCA (Lebenszyklusanalyse) / LCC (Lebenszykluskosten), Energie und Komfort, sowie Organisation und Management (O&M) vereinfacht. Dieser Planungsrahmen zielt darauf ab, den Planungs- und Umsetzungsprozess zu erleichtern und eine bessere Koordination der Beteiligten zu gewährleisten und die ökologische, sowie wirtschaftliche Leistung des Gebäudes zu verbessern.

MOCK-UPS ZUR TESTUNG DER ALL-IN-ONE BAUSÄTZE
Für alle Bausätze wurden Testmodelle, sogenannte Mock-ups, entworfen und in unterschiedlichen Testungseinrichtungen installiert. Wesentlich ist: Gebäudebegrünung (Gründächer und Fassadenbegrünung) ist in der seriellen, modularen Sanierung möglich und vorteilhaft, wenn sie von Beginn an mitgeplant wird. Gerade in Städten mit Hitzewellen, Starkregen und vielen versiegelten Flächen ist Gebäudebegrünung eine wirksame Maßnahme der Klimawandelanpassung. Wissenschaftliche Erkenntnisse belegen zentrale Wirkmechanismen und Nutzen: Beschattung reduziert die Aufheizung von Oberflächen, Evapotranspiration entzieht der Umgebung Wärme (Verdunstungskühlung), Regenwasserrückhalt entlastet die Kanalisation, und zusätzliche Vegetationsflächen fördern Biodiversität sowie Luft- und Schadstofffiltration. In Kombination mit Energiesystemen kann Begrünung die Gesamtleistung unterstützen, etwa durch günstigere Mikroklimata in der Nähe technischer Komponenten.

Die INFINITE-Mock-ups bestätigen die technische Umsetzbarkeit und machen Randbedingungen sichtbar. Im FlexiLAB (August 2022–August 2024) zeigte eine begrünte Fassade gegenüber einer dunklen Referenzverkleidung (BIST) deutlich niedrigere Oberflächentemperaturen – im Sommer bis zu ~11 °C an der Holzrahmenoberfläche und bis zu ~18 °C an der Rückseite der Verkleidung (abhängig von der Orientierung). Dieses Verhalten ist konsistent mit Verdunstungskühlung und Beschattung. Zusätzlich wurden in der Hinterlüftungsebene niedrigere Temperaturen gemessen, was auf einen potenziell geringeren Wärmeeintrag in das Gebäudeinnere hinweist.

Das Gründach-Mock-up mit Grauwassernutzung (März 2024–März 2025) demonstrierte das Potenzial der Kombination von modularen Gründächern mit Desinfektionsanlagen, die als dezentrale Wasseraufbereitungsanlagen dienen und eine ordnungsgemäße Selbstbewässerung während der Trockenperioden oder die Wiederverwendung von Wasser gewährleisten. Für die Praxis folgt daraus: erfolgreiche serielle Begrünung erfordert klare technische Grenzen (Gewicht, Aufbauhöhe), verlässliche Bewässerungs- und Entwässerungskonzepte sowie ein wartungsfreundliches Design und definierte Zuständigkeiten für Nutzer:innen und Betreiber:innen.

Diese und weitere Erkenntnisse aus dem INFINITE Projekt sind untenstehend im Downloadbereich unter "INFINITE_Greening solutions for industrialised deep retrofit" zu finden.

INSTALLATION AN REALEN DEMOGEBÄUDEN
Insgesamt wurden in zwei Demogebäude (Italien und Slowenien) mit den INFINITE Lösungen erfolgreich saniert. Die INFINITE-Lösung mit der Gebäudebegrünung wurde an einem slowenischen Demogebäude umgesetzt. Das Beispiel zeigt, wie Technologie und Natur in der seriellen Sanierung gemeinsam wirken können: Neben der Begrünung wurden gebäudeintegrierte Photovoltaik (BIPV), ein energieeffizientes Lüftungssystem, intelligente Fenster/Verglasungen sowie eine passive Lösung zur Verbesserung der Gebäudehülle eingesetzt. So entsteht ein integriertes Sanierungskonzept, das Energiebedarf und Komfort adressiert und zugleich die Aufenthaltsqualität für Nutzer:innen erhöht.

Neben den All-In-One-Technologien wurde in INFINITE die Einrichtung einer Beobachtungsstelle für Industrialised Deep Retrofit (IDR) als anerkannte Plattform gefördern und damit die Bemühungen und weltweiten Erfahrungen im Bereich der kohlenstoffarmen Gebäudesanierung in den Mittelpunkt zu stellen.

Dieses Projekt wurde im Rahmen des Forschungs- und Innovationsprogramms „Horizon 2020“ der Europäischen Union unter der Fördervereinbarung Nr. 958397 gefördert. Mehr Informationen zum Projekt und den Mitwirkenden sind am Ende des Artikels unter "Links" zu finden.