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HygroSkin – ein klimasensitiver Pavillon, Orleans

Gudrun Hausegger
Der HygroSkin-Pavillon mit geschlossenen Fenstern

Der Natur abgeschaut

Im Rahmen einer sechsjährigen Forschungsarbeit entwickelte Architekt Achim Menges in Zusammenarbeit mit Oliver David Krieg und Steffen Reichert am Institute for Computational Design (ICD) der Universität Stuttgart das Projekt „HygroSkin – ein klimasensitiver Pavillon“. Das Forschungsziel war ein neuer Zu- und Umgang mit einer klimasensiblen Architektur.

Üblicherweise wird Klima-Reaktionsfähigkeit in der Architektur als eine technische Funktion zahlreicher mechanischer Vorkehrungen oder elektronischer Impulse angesehen. Im Gegensatz dazu schlägt die Natur eine grundsätzlich andere Vorgehensweise vor, nämlich ein vollkommenes No-tech-Verfahren: In verschiedenen biologischen Systemen ist die Fähigkeit zu reagieren in bestimmten Materialien selbst enthalten. Und genau darauf beruhen die Entwurfsansätze des Hygroskin-Projekts – es ist ein reaktionsfähiges System, das im vollkommenen Einklang mit der Natur funktioniert.

Die Natur als Vorbild

Das Feuchteverhalten von Holz als Grundlage

Im Fall von HygroSkin wird die Veränderbarkeit von Holz in Relation zu seinem Feuchtegehalt ausgenützt, um eine klimasensible architektonische Haut zu entwickeln, die vollkommen autonom – ohne mechanische oder elektronische Hilfsmittel – auf wechselnde Wetterverhältnisse reagiert und sich öffnet oder schließt. Die Struktur des Materials alleine ist das Hilfsmittel dazu.

Langjährige technische Entwicklung

Der Entwicklung von HygroSkin liegen jahrelange Forschungsarbeiten im Bereich innovativer Produktionsbedingungen in der Architektur zugrunde: robotergesteuerte Vorfertigungsprozesse, Komponenten-basierte Konstruktionen sowie elastische, sich eigenständig verformende Strukturen. Danach entschied man sich die elastische Kapazität von dünnen, ebenen Sperrholzplatten auszunützen, um diese  – in einem robotergesteuerten Prozess – zu konischen Oberflächen zu verwandeln. In die Mitte jeder dieser konkaven, doppelwandigen Sperrholzpaneele wurde sodann ein wettersensibles „Fenster“ gesetzt.

Vergleichbar mit Pflanzen, reagieren diese blumenförmigen Fenster nun auf Änderungen der relativen Luftfeuchtigkeit im Bereich von 30 bis zu 90 Prozent. Das entspricht den Luftfeuchtigkeitswerten von hellem Sonnenschein bis hin zu Regenwetter in einem gemäßigten Klima. In direktem Austausch mit dem lokalen Mikroklima verändert der Pavillon ständig den Grad an Offenheit oder Geschlossenheit der Fenster, verändert dabei seine Lichtdurchlässigkeit und somit die optische Durchlässigkeit der Hülle.

Biologisches Prinzip

Die direkte Vorlage aus der Natur, auf der das Forschungsprojekt aufbaute, bildete die Beobachtung von Fichtenzapfen. Je nach Feuchteeinfluss ändert sich die Stellung der äußeren, dichten und dickwandigen Lage von Schuppen: Bei Feuchtigkeit liegen die Schuppen eng an den inneren Schichten an, bei Trockenheit öffnen sie sich. Diese biomimetische Fähigkeit auf Umweltreize zu reagieren, ist unabhängig von einer metabolischen Funktion und verbraucht daher keine Energie.

In Auftrag gegeben wurde das Projekt „Hygroskin – ein klimasensitiver Pavillon“ vom FRAC Centre Orleans. Es wird im Rahmen der Ausstellung ArchiLab 2013 – Naturalizing Architecture zum ersten Mal ausgestellt (14. September 2013 bis 2. Februar 2014).

Robotergesteuerter Herstellungsprozess
Das Innere des Pavillons bei geschlossenen Fenstern
HygroSkin-Pavillon mit geschlossenen Fenstern bei einer hohen relativen Luftfeuchte
HygroSkin-Pavillon mit maximal geöffneten Fenstern bei einer niederen relativen Luftfeuchte
Der Pavillon im FRAC Centre Orleans

HygroSkin - FRAC Centre Orléans from ICD on Vimeo.