According to the World Urbanization Prospects of the United Nations (United Nations, Department of Economic and Social Affairs 2018), about 68% of the overall expected world population is going to live in urban areas and cities by the year 2050. The task of transforming modern cities towards a more sustainable and ecological as well as socially likeable environment touches a plethora of disciplines like transportation, energy infrastructure, architecture, building physics, etc. and poses an intricate challenge for architects, engineers, urban planners and social scientist alike. Thanks to the technological evolution, the realization of smart city concepts and solutions has become a viable option to contribute to this goal in a significant manner. The building envelope as an indispensable part of human dwellings and working space has historically mostly taken the classic functionalities of resembling aesthetic expression and providing physical protection. Recent and upcoming technological developments will enable a shift in the role of the building envelope from its mere classical functionalities towards additional contributions to the sustainability and livability of the environment. The prospects of these contributions range from increasing the thermal and visual comfort of the inhabitants and the surrounding environment by adaptive architectural measures towards potential energy saving by energy harvesting devices and synergetic processing and treatment of material flows of the building to provide conditioned air, preprocessed water and even food. In this short essay, we will elaborate on the phenomenon of smart city in general and the role of the building envelope in the context of modern smart city development and its potential on the improvement on different aspects of life and urban environment.

Der vorliegende Artikel gibt einen Überblick über einige laufende und abgeschlossene Forschungsprojekte auf dem Gebiet des Membranbaus an der Hochschule für Technik (HFT) Stuttgart. Eine zentrale Herausforderung im Membranbau ist die Beeinflussung des radiativen Wärmeeintrags bzw. des Wärmeverlustes durch die Gebäudehülle zur energieeffizienten Gewährleistung einer komfortablen Raumtemperierung für die Nutzer ohne nennenswerte Beeinträchtigung der Tageslichtqualität. An der HFT wurde diese Fragestellung mit unterschiedlichen Ansätzen im Rahmen mehrerer Forschungsprojekte messtechnisch und numerisch behandelt. Im Projekt SoFt wurde die Vereinbarkeit von Dämmwirkung und Lichtdurchlässigkeit untersucht und mit der Dachkonstruktion einer Sporthalle realisiert. Im Rahmen des Projekts FMESG wurde eine statische, winkelselektive Verschattungseinheit nach dem Vorbild eines Sheddachs entworfen, numerisch untersucht und bis zum Prototypenstadium entwickelt. Der Einfluss von Oberflächenbeschichtung niedriger Emissivität auf die Wärmeströme durch ETFE‐Gebäudehüllenelemente wurde im Projekt Follow‐e2 adressiert und mit den Mitteln der dynamischen Gebäudesimulation numerisch untersucht. Das Potenzial zur Reduzierung des Energiebedarfs von Gebäuden durch dynamische Verschattung mittels elektrochromer Elemente wurde im Projekt FLEX‐G mit den Mitteln numerischer Gebäudesimulation und heuristischer Optimierungsverfahren untersucht.

The use of tensile materials in general, and fluoro polymer foils like ETFE in particular, for the building envelope bears great potential in terms of artistic freedom as well as building physics aspects like natural daylight provision due to its material properties like weight, durability, transparency and the self-cleaning surface.