Building Envelopes

Modern building envelopes can fulfill a variety of functions and tasks, for example by regulating the supply of daylight, solar heat generation and fresh air supply. In addition, glazing and thermal insulation systems protect against climatic influences and the building envelope can generate solar power with integrated photovoltaic modules. Building envelopes must also meet architectural and aesthetic requirements.

Fraunhofer ISE researches and develops solutions to optimize the multifunctional properties of building envelopes. In addition to technological issues, we also take architectural and economic considerations into account.

Together with industrial partners, we develop new components, optimize existing products and market patented in-house developments. We advise building owners and planners on the use of modern solutions. We also test components and façades in our DIN EN ISO/IEC 17025 accredited laboratories and in our outdoor test stands. We use precise individual measurements and simulation tools to analyze components, products and systems and identify potential for optimization. We create prototypes on industry-oriented devices whose production processes can be transferred to commercial systems.

The architectural design of our functional façade elements is particularly important to us. We achieve this, for example, with the colored coatings of our patented MorphoColor® technology and with modular, individually combinable solutions.

Together with our customers, we create digital product data or product models (digital twins) and thus drive forward the digitalization of solar building envelope components.

Fields of Work

In the research topic “Building Envelopes” we focus on the following fields of work:

Product Evaluation

for building-integrated photovoltaics BIPV, window systems, solar shading

Planning Support

for building-integrated photovoltaics BIPV, HVAC integration, solar shading

Selected Research Projects

 

MASS-IPV

Enabling Massive Integration of PV into Buildings and Infrastructure

 

EQWIN-P

Increasing the Energy Quality and Cost-Effectiveness of Building Envelopes Through Efficient Provision and Use of Product Data in Planning Software

 

SolarEnvelopeCenter

Planning Support for the Solarization of the Building Envelope in New and Existing Buildings

 

BIPV Initiative Baden-Württemberg

Building-integrated Photovoltaics

Current Publications on the Topic “Building Envelopes"

Jahr
Year
Titel/Autor:in
Title/Author
Publikationstyp
Publication Type
2023 Initiative für Bauwerkintegrierte Photovoltaik-Anlagen (BIPV) Baden-Württemberg
Stoiber, Jochen; Luz, Sophie; Stark, Thomas; Kimmerle, Johannnes; Geyer, Dieter; Huschenhöfer, Dennis; Kuhn, Tilmann; Ensslen, Frank
Bericht
Report
2023 Entwicklung von meteorologischen Datensätzen zur Verwendung in Berechnungsverfahren für die thermische Beanspruchung von Glas und Glas-PV-Modulen (BIPV) im Bauwesen - Ein Bericht aus der Forschungspraxis
Ensslen, Frank; Herzberg, Wiebke
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2023 Verbundprojekt: Normentwurf zur Ermittlung der thermischen Beanspruchung von Glas und Glas-PV-Modulen (BIPV) im Bauwesen (Thermobruch)
Ensslen, Frank; Beinert, Andreas; Mahfoudi, Achour; Herzberg, Wiebke; Lorenz, Elke; Heck, Markus; Schwind, Gregor; Schuster, Miriam; Seel, Matthias; Schneider, Jens; Elstner, Michael; Schäfer, Steffen; Wondrakova, Michaela; Erban, Christof; Götz, Dominik
Bericht
Report
2023 R&D and Innovations for Photovoltaics
Bett, Andreas W.
Vortrag
Presentation
2023 Nachhaltige Photovoltaik-Produktion in Europa - Jetzt die Chancen ergreifen
Bett, Andreas W.
Vortrag
Presentation
2023 Die Photovoltaik in Erneuerbaren Energiesystemen und aktuelle Forschungsergebnisse
Bett, Andreas W.
Vortrag
Presentation
2023 Kernelemente einer erfolgreichen Wärmewende
Henning, Hans-Martin
Vortrag
Presentation
2023 Expertenrat für Klimafragen - Aufgaben und Ergebnisse aus der Arbeit
Henning, Hans-Martin
Vortrag
Presentation
2023 Photovoltaics - from the Origins of Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems to the Present Day
Bett, Andreas W.
Vortrag
Presentation
2023 Modeling of thin-film interference filters on structured substrates: Microfacet-based BSDF versus ray tracing
Wessels, Andreas; Christen, Leonard; Callies, Adrian; Kroyer, Thomas; Höhn, Oliver; Bläsi, Benedikt
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2023 MorphoColor® PV Modules: From Modeling/Design to Demo Installations
Bläsi, Benedikt; Wessels, Andreas; Christen, Leonard; Kroyer, Thomas; Höhn, Oliver; Mattenheimer, Martin; Kuhn, Tilmann; Reinwand, Dirk; Heinrich, Martin; Neuhaus, Holger
Vortrag
Presentation
2023 Analyse des Gebäudesektors im Zweijahresgutachten des Expertenrat für Klimafragen (ERK)
Henning, Hans-Martin
Vortrag
Presentation
2023 Optimization of energetic refurbishment roadmaps for multi-family buildings utilizing heat pumps
Vollmer, Raphael; Lämmle, Manuel; Hess, Stefan; Henning, Hans-Martin
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2023 Structured interference layer systems for the color design of integrated PV systems
Wessels, Andreas; Leonard, Christen; Kroyer, Thomas; Bläsi, Benedikt; Höhn, Oliver
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2023 Fit für 2045: Zielparameter für Nichtwohngebäude im Bestand
Kluge, Christian; Lenging, Saskia; Becker, Juliane; Ulmer, Alina; Hansjürgens, Johanna Anna; Barckhausen, Anton; Meyer, Robert; Nienborg, Björn; Engelmann, Peter
Studie
Study
2023 Impuls Photovoltaik: Im Energiesystem und Produktion
Bett, Andreas W.
Vortrag
Presentation
2022 TABSOLARⓇ - a novel approach of thermo-active (solar) building systems based on ultra-high performance concrete (UHPC)
Hermann, Michael; Hildebrandt, Christina; Mattmüller, Jan; Felic, Artur; Sablotny, Tino; Tesari, Iwiza; Bethge, Klaus; Böke, Jens
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2022 Herausforderung Energiewende - Was muss getan werden?
Bett, Andreas W.
Vortrag
Presentation
2022 TABSOLAR III - Wirtschaftliche Fertigungs- und Systemkonzepte für die nachhaltige Wärmeversorgung von Gebäuden mit durchströmbaren Bauelementen aus Ultrahochleistungsbeton
Hermann, Michael; Lauro, Paolo Di; Seifarth, Hannes; Sablotny, Tino; Zajutro, Maren; Mogalle, Ralf; Pille, Klaus; Neumann, Moritz
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2022 Angular divergence of solar simulators and its impact on the measured Solar Heat Gain Coefficient of fenestration systems
Bueno, Bruno; Schregle, Roland; Wilson, Helen Rose; Amann, Ulrich; Kuhn, Tilmann
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2022 Daylight simulation workflows incorporating measured bidirectional scattering distribution functions
Ward, Gregory J.; Bueno, Bruno; Geisler-Moroder, David; Grobe, Lars O.; Jonsson, Jacob C.; Lee, Eleanor S.; Wang, Taoning; Wilson, Helen Rose
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2022 Herausforderungen bei der Energiewende
Bett, Andreas W.
Vortrag
Presentation
2022 Softwareunabhängig-verlustfreie Projektdatenumgebung und föderal-selbstbeschreibende parametrische Modellierung multifunktionaler Bauprodukte auf Basis des Semantic Web mit Fokus auf die Gebäudehülle. Schlussbericht
Maurer, Christoph; Rist, Tim; Kuhn, Tilmann; Shi, Meiling; Huyeng, Tim-Jonathan; Hoffmann, André; Thiele, Christian-Dominik; Rüppel, Uwe; Sprenger, Wendelin
Bericht
Report
2022 Building-Integrated Photovoltaic (BIPV) products and systems: A review of energy-related behavior
Martín-Chivelet, Nuria; Kapsis, Konstantinos; Wilson, Helen Rose; Delisle, Veronique; Yang, Rebecca; Olivieri, Lorenzo; Polo, Jesús; Eisenlohr, Johannes; Roy, Benjamin; Maturi, Laura; Otnes, Gaute; Dallapiccola, Mattia; Upalakshi Wijeratne, W.M. Pabasara
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2022 The Promise Towards Terawatt Photovoltaics
Bett, Andreas W.
Vortrag
Presentation
2022 FIHLS Fassaden integrierte Heizung + Kühlung, Lüftung und Sanitär. Schlussbericht
Dinkel, Arnulf; Carbonare, Nicolas; Ziemer, Sabastian; Krüger, Michael; Gliem, Stefanie; Liedloff, Frank; Knospe, Olaf; Schelp, Hans; Fonfara, Harald; Wyrobek, Michael; Blab, Reinhard; Pflug, Thibault
Bericht
Report
2022 Die Energiewende im Gebäudesektor - aktuelle Entwicklungen aus der Forschung
Henning, Hans-Martin
Vortrag
Presentation
2022 Optical and Calorimetric Product Data in Building Information Modelling
Maurer, Christoph; Wacker, Simon; Bueno Unzeta, Bruno; Jonsson, Jacob C.; Lamy, Hervé; Bush, David; Shi, Meiling; Sprenger, Wendelin; Mitchell, Robin; Wilson, Helen Rose; Curcija, Dragan C.; Kuhn, Tilmann
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2022 Winkelabhängige Eigenschaften von MorphoColorTM-Solarkollektoren: Farbstabilität, IAM, Ertrag
Mehnert, Stefan; Kroyer, Thomas; Wessels, Andreas; Höhn, Oliver; Bläsi, Benedikt; Bueno Unzeta, Bruno; Wilson, Helen Rose; Kuhn, Tilmann
Poster
2022 Maßnahmen für energiesparendes Verhalten im Wohnsektor
Khanna, Tarun; Miersch, Klaas; Creutzig, Felix; Meyer, Robert; Karras, Jana; Reeh, Greta; Minx, Jan
Studie
Study
2022 Der Gebäudesektor im Kontext der Energie- und Klimapolitik
Henning, Hans-Martin
Vortrag
Presentation
2022 Joint research project (in progress): Draft standard for determining the thermal stress of glass and glass-glass PV modules (BIPV) in the construction industry
Ensslen, Frank; Schwind, Gregor; Schneider, Jens; Beinert, Andreas; Mahfoudi, Achour; Lorenz, Elke; Herzberg, Wiebke; Schäfer, Steffen; Polakova, Michaela; Erban, Christof; Röhner, Joachim; Sommer, Robert
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2022 Auf dem Weg in eine klimaneutrale Energieversorgung - Transformationspfade für die deutsche Energiewende
Henning, Hans-Martin
Vortrag
Presentation
2022 Research on High-Efficiency Tandem Solar Cells on Silicon at Fraunhofer ISE
Bett, Andreas W.
Vortrag
Presentation
2022 Zweijahresgutachten 2022
Henning, Hans-Martin; Knopf, Brigitte; Bettzüge, Marc O.; Heimer, Thomas; Schlomann, Barbara
Bericht
Report
2022 Building Product Ontology: Core Ontology for Linked Building Product Data
Wagner, A.; Sprenger, Wendelin; Maurer, Christoph; Kuhn, Tilmann E.; Rüppel, U.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2022 Investigation of decoupling of thermal and electrical performance of semi-transparent photovoltaic windows based on the external quantum efficiency
Zhou, Hao; Peng, Jinqing; Wilson, Helen Rose; Wang, Meng; Jonsson, Jacob; Ma, Tao; Wu, Ben; Wu, Bochao; Fu, Ganhua
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2022 Webinar "Gibt es das saubere Modul" - Stand der Technik
Bett, Alexander J.
Vortrag
Presentation
2022 Effect of feature size on the reflective behaviour of the MorphoColorTM concept
Callies, Adrian; Wessels, Andreas; Bett, Andreas; Bläsi, Benedikt; Höhn, Oliver
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2022 Photovoltaic will Power the World
Bett, Andreas W.
Vortrag
Presentation
2022 Modeling the optical properties of Morpho-inspired thin-film interference filters on structured surfaces
Wessels, Andreas; Callies, Adrian; Bläsi, Benedikt; Kroyer, Thomas; Höhn, Oliver
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2022 Warum wir eine europäische PV-Industrie brauchen und wie das gehen könnte
Bett, Andreas W.
Vortrag
Presentation
2021 A new retrofitting strategy for the improvement of indoor environment quality and energy efficiency in residential buildings in temperate climate using prefabricated elements
Pungercar, V.; Zhan, Q.; Xiao, Y.; Musso, F.; Dinkel, Arnulf; Pflug, Thibault
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 Die Wärmewende im Gebäudesektor - Herausforderungen und Handlungsoptionen
Köhler, B.; Bürger, D.V.; Meyer, Robert; Engelmann, Peter; Sandrock, M.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 Evaluating BIPV Modules with Respect to Textural Appearance, Glare, Colour and Electricity Yield
Wilson, Helen Rose; Bueno Unzeta, Bruno; Eisenlohr, Johannes; Kuhn, Tilmann
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2021 Systemische Herausforderung der Wärmewende. Abschlussbericht
Engelmann, Peter; Köhler, Benjamin; Meyer, Robert; Dengler, Jörg; Herkel, Sebastian; Kießling, Lea; Quast, Anneke; Berneiser, Jessica; Bär, Christian; Sterchele, Philip; Heilig, Judith; Bürger, Veit; Braungardt, Sibylle; Hesse, Tilman; Sandrock, Matthias; Maaß, Christian; Strodel, Nikolai; Steinbrenner, Joscha
Bericht
Report
2021 The MorphoColor Concept for Colored Photovoltaic Modules
Bläsi, Benedikt; Kroyer, Thomas; Kuhn, Tilmann E.; Höhn, Oliver
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 Auf dem Weg zu hochgradig erneuerbar versorgten Gebäuden und Quartieren
Henning, Hans-Martin
Vortrag
Presentation
2021 Maßnahmen und Instrumente für eine ambitionierte, klimafreundliche und sozialverträgliche Wärmewende im Gebäudesektor. Tl.2: Instrumentensteckbriefe für den Gebäudesektor
Meyer, Robert; Berneiser, Jessica; Burkhardt, Alexander; Doderer, Hannes; Eickelmann, Elias; Henger, Ralph; Köhler, Benjamin; Sommer, Stephan; Yilmaz, Yasin; Blesl, Markus; Bürger, Veit; Braungardt, Sibylle; Herkel, Sebastian
Bericht
Report
2021 Comparing performance of discomfort glare metrics in high and low adaptation levels
Quek, G.; Wienold, Jan; Khanie, M.S.; Erell, E.; Kaftan, E.; Tzempelikos, A.; Konstantzos, I.; Christoffersen, J.; Kuhn, Tilmann E.; Andersen, M.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 Aktueller Stand der Forschung/Entwicklung für Gebäudeintegrierte PV
Kuhn, Tilmann
Vortrag
Presentation
2021 Lösungsansätze für einen klimaneutralen Gebäudesektor
Henning, Hans-Martin
Vortrag
Presentation
2021 Maßnahmen und Instrumente für eine ambitionierte, klimafreundliche und sozialverträgliche Wärmewende im Gebäudesektor. Tl.1: Analyse der Herausforderungen und Instrumente im Gebäudesektor
Berneiser, Jessica; Burkhardt, Alexander; Henger, Ralph; Köhler, Benjamin; Meyer, Robert; Sommer, Stephan; Yilmaz, Yasin; Kost, Christoph; Herkel, Sebastian
Bericht
Report
2021 Benchmark of methods for annual glare risk assessment
Sepúlveda, A.; Bueno Unzeta, Bruno; Wang, T.; Wilson, Helen Rose
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 Wärmewende im Kontext des integrierten Energiesystems
Henning, Hans-Martin
Vortrag
Presentation
2021 Systemic Challenges of Germany's Heat Transition - a Measure and Policy Roadmap for a Climate Neutral Building Stock
Köhler, B.; Bürger, Veit; Meyer, Robert; Engelmann, Peter; Sterchele, Philip; Heilig, J.; Berneiser, Jessica; Sandrock, M.; Braungardt, Simon; Hesse, T.
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2021 Farbige gebäudeintegrierte solarthermische Kollektoren mit hohem Wirkungsgrad
Wessels, Andreas
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2021 BauwerkIntegrierte PV (BIPV) Stand der Forschung & Entwicklung
Kuhn, Tilmann
Vortrag
Presentation
2021 The MorphoColor Concept for Colored Photovoltaic Modules and Solar Thermal Collectors
Bläsi, Benedikt; Wessels, Andreas; Callies, Adrian; Eisenlohr, Johannes; Ensslen, Frank; Kuhn, Tilmann; Kroyer, Thomas; Höhn, Oliver
Vortrag
Presentation
2020 Self-commissioning Glare-based Control System for Integrated Venetian Blind and Electric Lighting
Motamed, A.; Bueno Unzeta, Bruno; Deschamps, L.; Kuhn, Tilmann E.; Scartezzini, J.-L.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2020 Simulation-based design of an angle-selective and switchable textile shading system
Bueno Unzeta, Bruno; Wilson, Helen Rose; Sunkara, S.; Sepúlveda, A.; Kuhn, Tilmann E.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2020 An Analytical Approach for the Selection of Technologies to be Integrated in a Plug&play Façade Unit. The RenoZEB Case Study
Pracucci, A.; Magnagni, Sara; Vandi, L.; Casadei, O.; Uriarte, A.; Bueno Unzeta, Bruno; Vavallo, M.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2019 Compilation and Analysis of User Needs for BIPV and its Functions
Boddaert, Simon; Benson, Jessica; Bonomo, Pierluigi; Delisle, Véronique; Erban, Christof; Fedorova, Anna; Frontini, Francesco; Inoue, Seiji; Ishii, Hisashi; Kapsis, Konstantinos; Kim, Jun-Tae; Kovacs, Peter; Machado, Maider; Chivelet, Nuria Martín; Medina, Eduardo Román; Schneider, Astrid; Wilson, Helen Rose
Bericht
Report
2019 Aktive solare Gebäudehülle zur dezentralen Energieerzeugung in Gebäuden
Kuhn, Tilmann
Vortrag
Presentation
2019 Regulatory aspects of BIPV
Wilson, Helen Rose; Frontini, Francesco; Chivelet, N.M.
Vortrag
Presentation
2019 Life Cycle Cost Reduction and Market Acceleration for New Nearly Zero-energy Buildings
Weiß, T.; Pernetti, R.; Garzia, F.; Köhler, B.; Stobbe, Marc; Meier, K.; Berggren, B.
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2019 Behaglichkeit und Co-Benefits von Nullenergiegebäuden - eine Lebenszyklusbetrachtung. Erste Ansätze zur monetären Quantifizierung von Co-Benefits
Köhler, B.; Berggren, B.; Togerö, Å.
Vortrag
Presentation
2019 Analysis of requirements, specifications and regulation of BIPV
Berger, Karl; Boddaert, Simon; Buono, Matteo del; Fedorova, Anna; Frontini, Francesco; Inoue, Seiji; Ishii, Hisashi; Kapsis, Konstantinos; Kim, Jun-Tae; Kovacs, Peter; Machado, Maider; Chivelet, Nuria Martín; Schneider, Astrid; Wilson, Helen Rose
Bericht
Report
2019 D5.2: Existing nZEB Business Models
Dinkel, Arnulf; Köhler, Benjamin; Quast, Anneke; Kießling, Lea; Andaloro, Annalisa; Köhler, Gerold; Stöcker, Thomas; Foletti, Cristina; Matricardi, Francesco; Torriglia, Davide; Knotzer, Armin
Bericht
Report
2018 A Systematic Workflow for Retrofitting Office Façades with Large Window-to-Wall Ratios Based on Automatic Control and Building Simulations
Bueno Unzeta, Bruno; Cejudo Lopez, José Manuel; Katsifaraki, A.; Wilson, Helen Rose
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2018 SolConPro - Ganzheitliche Integration energetisch aktiver Fassadenkomponenten in Bauprozesse. Schlussbericht
Eisenlohr, Johannes; Benndorf, Gesa; Sprenger, Wendelin; Wengzinek, Julian; Ghebrehiwet, Dawit; Wagner, Anna; Maurer, Christoph; Möller, Laura Kristina; Eller, Christian; Leifgen, Christian; Rüppel, Uwe; Kuhn, Tilmann
Bericht
Report
2018 International definitions of "BIPV"
Berger, Karl; Cueli, Ana Belén; Boddaert, Simon; Buono, Matteo del; Delisle, Véronique; Fedorova, Anna; Frontini, Francesco; Hendrick, Patrick; Inoue, Seiji; Ishii, Hisashi; Kapsis, Costa; Kim, Jun-Tae; Kovacs, Peter; Chivelet, Nuria Martín; Maturi, Laura; Machado, Maider; Schneider, Astrid; Wilson, Helen Rose
Bericht
Report
2017 Detailed modelling of building-integrated photovoltaics - from component and environmental data to the system output
Eisenlohr, Johannes; Wilson, Helen Rose; Kuhn, Tilmann
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2017 Innovative Solutions for Solar Tower Systems - Outcome of the HelioPack Project
Schöttl, Peter; Rooyen, De Wet van; Bern, Gregor; Nitz, Peter; Heimsath, Anna
Vortrag
Presentation
Diese Liste ist ein Auszug aus der Publikationsplattform Fraunhofer-Publica

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