Green Facade Digital Twin: Advancing Sustainable Urban Development

Abstract

Fassadenbegrünung stellt eine Schlüsselstrategie für nachhaltige Stadtentwicklung dar und bietet Wärmeschutz, Mikroklimaverbesserung sowie ökologische Mehrwerte. Allerdings liegen bisher kaum quantitative Leistungsdaten zu hinterlüfteten grünen Fassadensystemen mit variierenden Wandabständen vor. Das Projekt „Green Facade Digital Twin" adressiert diese Forschungslücke durch umfassendes Monitoring und digitale Modellierung vorgehängter, hinterlüfteter Fassadenbegrünungssysteme an einem TU Wien-Gebäude (Favoritenstraße 9-11, Wien). Die Methodik kombiniert hochdichte Sensorüberwachung, BIM-Modellierung und webbasierte Dashboard-Entwicklung zur Quantifizierung bauphysikalischer Leistungen, Optimierung der Hinterlüftungsebenen-Dimensionierung über drei Varianten und ermöglicht semi-automatisierte Systemsteuerung. Kerninnovationen umfassen Solarstrahlungssimulation für evidenzbasierte Pflanzenauswahl, photogrammetrische Validierung von Pflanzenwachstumsmodellen sowie Integration von Fassadenbegrünungsdaten in Facility-Management-Systeme. Kontinuierliches hygrothermales Monitoring gekoppelt mit digitaler Modellierung generiert verifizierbare Lebenszyklus-Leistungsvorhersagen und Entscheidungsunterstützung für Planende. Ergänzende Nachbarschaftsbefragungen erfassen Nutzerwahrnehmung und Akzeptanz über mehrere Projektphasen. Das von Jänner 2025 bis Juli 2027 laufende, durch die österreichische FFG im Rahmen des TIKS-Programms geförderte Projekt ist eine interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen den TU Wien-Bereichen Ökologische Bautechnologien, Integrale Planung, Advanced Computational Design und Automation Systems sowie dem Industriepartner Tech Metall. Es schafft eine wissenschaftliche Grundlage für evidenzbasierte Planung, Umsetzung und Management von Fassadenbegrünung als Klimawandel-Mitigationsstrategie im Gebäudebestand. Das Projekt unterstützt direkt Wiens STEP 2025-Grünraumnetzwerk-Ziele und trägt zu klimaresilienter Stadtentwicklung bei.

Facade greening represents a key strategy for sustainable urban development, offering thermal protection, microclimate improvement, and ecological benefits. However, quantitative performance data for ventilated green facade systems with varying wall distances remains limited. The "Green Facade Digital Twin" project addresses this research gap through comprehensive monitoring and digital modeling of prefabricated, back-ventilated green facade systems at a TU Wien building (Favoritenstraße 9-11, Vienna). The methodology combines high-density sensor monitoring, BIM modeling, and web-based dashboard development to quantify building physics performance, optimize ventilation gap dimensions across three variants, and enable semi-automated system control. Key innovations include solar radiation simulation for evidence-based plant selection, photogrammetric validation of plant growth models, and integration of green facade data into facility management systems. Continuous hygrothermal monitoring coupled with digital modeling generates verifiable lifecycle performance predictions and decision-support tools for planners. Complementary neighborhood surveys assess user perception and acceptance across multiple project stages. Running from January 2025 to July 2027 and funded by the Austrian FFG under the TIKS program, this interdisciplinary collaboration between TU Wien's departments of Ecological Building Technologies, Integral Planning, Advanced Computational Design, and Automation Systems, together with industry partner Tech Metall, establishes a scientific foundation for evidence-based planning, implementation, and management of facade greening as a climate change mitigation strategy in existing buildings. The project directly supports Vienna's STEP 2025 green space network objectives and contributes to climate-resilient urban development.