Firmen im Artikel
Interpane Glas Industrie AG
SAINT-GOBAIN GLASS Deutschland
Semcoglas Holding GmbH
Anforderung:
Hoher Wärmeschutz mit möglichst schlankem Isolierglasaufbau
Lösung:
Verglasungen mit drei Scheiben und Edelgasfüllungen, alternativ auch aus Vakuumglas oder Leichtglas
Für manche Menschen sind Eisblumen am winterlichen Fenster eine schöne, manchmal auch etwas verklärte Erinnerung an die eigene Kindheit. Etwas technischer betrachtet stellen die zugefrorenen Fenster jedoch ein Symbol für die energetische Unvollkommenheit früherer Fenster mit einfacher Verglasung dar – auch wenn das Symbol zugegebenermaßen sehr ästhetisch aussehen kann. Diese Einfachfenster hatten Ug-Werte in Größenordnungen von 5,5 bis 5,8 W/m²K und bildeten damit eine erhebliche Schwachstelle im Wärmeschutz des Gebäudes. An ihrer Innenseite war bei entsprechender Außentemperatur ein deutlicher Kältestrom zu empfinden. Etwas besser wurde die Situation mit den zwei Glasscheiben in Kasten- oder Verbundfenstern, die aber meist auch nur Ug-Werte um 3,0 W/m²K erreichten. Daran änderte auch die Entwicklung des Isolierglases, bei dem zwei Scheiben mit luftdichtem Scheibenzwischenraum miteinander verlötet, verklebt oder verschweißt werden, zunächst wenig (erstes Patent 1865). Auch sie zeigten noch, dass reines Fensterglas ohne jede technische Ausrüstung im Hinblick auf die Energieeffizienz eigentlich kein geeigneter Baustoff für die Gebäudehülle ist.
Den Durchbruch zu den heute gewohnten Qualitäten brachten erst Low-E-Beschichtungen, die für eine besonders niedrige Wärmeabstrahlung (Low Emissivity) der Glasoberflächen sorgen. Dabei wird eine hauchdünne Metallschicht witterungsgeschützt im Scheibenzwischenraum aufgebracht, die zwar das kurzweilige Licht durchlässt, jedoch die langweilige Wärmestrahlung reflektiert und damit die Wärmeverluste im Innern reduziert.
Zweifach-Isoliergläser mit Beschichtung setzten im Verlauf der 1990er Jahre den Standard. Mit Ug-Werten von ≤= 1,4 W/m²K erreichte das Glas ungefähr die Größenordnung von opaken Wandbaustoffen und die Fenster verloren ihren Charakter als „Kältelöcher“ in der Außenwand.
Da die Anforderungen an die Energieeffizienz seitdem jedoch abermals deutlich gestiegen sind, musste auch das klassische Zweifach-Wärmeschutzisolierglas weiterentwickelt werden. Ansätze dazu sind:
- Edelgase (statt Luft) im Scheibenzwischenraum,
- der Übergang zu Dreifachfach-Verglasungen mit zwei Low-E-Beschichtungen,
- die Evakuierung des Scheibenzwischenraums (Vakuum-Glas).
Rein energetisch gesehen erweisen sich diese Maßnahmen als Erfolg. Sie machen die Verglasungen jedoch auch aufwendiger und teurer sowie die Fensterplanung insgesamt anspruchsvoller.
Scheibenzwischenraum
Die geringste Veränderung für den Planungsprozess ergibt sich aus dem Austausch des Füllgases im Scheibenzwischenraum (SZR). Edelgase wie Argon oder Krypton haben eine schlechtere Wärmeleitfähigkeit als Luft, sie bilden also zwischen den Scheiben die bessere Dämmschicht. Krypton oder auch das noch bessere Xenon kommen auf der Erde jedoch relativ selten vor und sind dementsprechend teuer. Durchgesetzt hat sich deshalb vor allem Argon.
Maßgeblich für den Wärmeschutz ist nicht nur die Art des Füllgases, sondern auch die Größe des SZR. Größere Abstände dämmen tendenziell besser, wofür es jedoch bauphysikalische und glastechnische Grenzen gibt. Mit einem Glasaufbau 4–12–4, also zwei 4 mm dicken Glasscheiben und 12 mm Zwischenraum, lassen sich bei einer Füllung mit Argon Ug-Werte von 1,2 oder 1,3 W/m²K erreichen. Mit 4 mm mehr im Aufbau 4–16–4 lässt sich der Wärmeschutz auf 1,0 W/m²K verbessern. Das dadurch dickere Isolierglas muss einerseits bei der Auswahl der Rahmenprofile berücksichtigt werden und verändert andererseits die architektonische Ansichtsqualität des Fensters. Das kostenintensivere Krypton erreicht 1,0 W/m²K bereits im schlankeren Aufbau 4–10–4. Bei der Auswahl des Füllgases und der Größe des SZR muss der Planer also eine Optimierung zwischen Wärmeschutz, Dicke des Isolierglases, Optik und Kosten vornehmen.
Dreifach-Isolierglas: besser, aber dicker
Eine weitere deutliche Verbesserung des Wärmeschutzes wird mit dem Übergang von Zweifach- zu Dreifach-Isolierglas möglich. Ausschlaggebend ist dabei nicht primär die dritte Scheibe, weil der Werkstoff Glas ja wie beschrieben eine eher schlechte Wärmedämmung hat. Wichtiger ist, dass bei Dreifachverglasungen zwei SZR vorhanden sind und eine zweite Low-E-Beschichtung möglich wird. Unter diesen Bedingungen lassen sich mit Dreifach-Isolierglas und Argonfüllung Ug-Werte von 0,5 bis 0,7 W/m²K erreichen. Die Wertespanne ergibt sich aus den verschiedenen Größen des SZR. Die Spitze dieser Entwicklung stellen momentan Dreifachverglasungen mit Kryptonfüllung und einem Ug-Wert von 0,4 W/m²K dar.
Das sind beeindruckende Werte, deren Ausnutzung aber auch Konsequenzen für den Planer hat. Denn Dreifach-Isolierglas ist zwangsläufig dicker: Statt den einfachen 20 mm Glasdicke im Zweifach-Aufbau 4–12–4 muss bei Dreifachverglasungen je nach SZR mit 36 bis 48 mm gerechnet werden. Auch wenn dies in der direkten Draufsicht auf das Fenster kaum auffällt, ist die größere Dicke in der Schrägansicht doch deutlich zu bemerken. Zusätzlich wird der Tageslichteinfall in den Raum mit jeder zusätzlichen Scheibe etwas schlechter.
Das Dreifachglas ist aber nicht nur dicker, sondern auch schwerer. Bei drei 4 mm dicken Scheiben ist mit ca. 30 kg/m² zu rechnen, gegenüber 20 kg/m² bei zwei Scheiben. Die Rahmenprofile müssen diese zusätzliche Last aufnehmen und dafür eventuell größer dimensioniert werden. Auch der Glastransport und der Einbau werden aufwendiger.
Im Hinblick auf die Architektur des Fensters oder der Fassade schmerzen vor allem die optisch stärker auftragenden Profile sowie die insgesamt höhere Glasdicke. Beides zusammen kann einer eleganten und schlanken Ästhetik entgegenstehen. Deshalb wird nach Alternativen zum herkömmlichen Dreifach-Isolierglas gesucht.
Dünnere und leichtere Alternativen
Eine Möglichkeit ist Vakuumglas mit evakuiertem SZR, wie es beispielsweise als ‚Fineo‘ von AGC Interpane oder als ‚Spacia‘von Pilkington angeboten wird. Das Vakuum im SZR dämmt besser als jedes Edelgas, jedoch zielt die momentane Entwicklung weniger auf noch kleinere U-Werte, sondern eher auf einen Wärmeschutz in der gängigen Größenordnung, der aber mit einem deutlich schlankeren Aufbau verwirklicht wird. Dem kommt entgegen, dass Vakuumglas nur einen SZR von 0,1 bis 0,2 mm benötigt.
Ein Aufbau mit zwei 4 mm dicken Glasscheiben ist also nur wenig über 8 mm dick, kann aber trotzdem einen Wärmeschutz Ug um 0,7 W/m²K oder sogar darunter leisten – was etwa einer Dreifachverglasung mit 36 mm Dicke entspricht. Um die Glasscheiben gegen Durchbiegen nach innen zu schützen, werden im Vakuum sogenannte Mikrospacer positioniert. Sie sind im normalen Betrachtungsabstand praktisch nicht zu sehen, können aber in der Nahansicht bemerkt werden.
Vakuumglas ist keine neue Erfindung, konnte sich aber zunächst nicht in der Breite durchsetzen. Es bleibt abzuwarten, ob seine Chancen angesichts der steigenden Anforderungen an die Energieeffizienz und der zunehmenden Glasdicken im bisherigen Aufbau künftig wachsen. Entscheidend wird dabei auch sein, ob positive Erfahrungen zur Dauerhaftigkeit des Vakuums gewonnen werden können.
Eine andere Möglichkeit, die ebenfalls auf einen vergleichbaren Wärmeschutz bei schlankerem und leichterem Aufbau zielt, ist Leicht- oder Dünnglas, wie es Saint-Gobain Glass als ‚Climatop Light‘ oder ‚Extra Light‘ anbietet. Dabei werden statt der üblichen 4 mm dicken Scheiben nur 3 mm dicke verwendet, für die mittlere Scheibe im Dreifachaufbau sogar auch nur 2 mm dicke. Das reduziert das Gewicht der Verglasung, was aus architektonischer Sicht eventuell schlankere Fenster- oder Fassadenprofile und damit eine elegantere Optik ermöglicht. Sowohl Vakuumglas als auch Dünn- oder Leichtglas können spezielle Problemlöser in der Sanierung denkmalwerter Bausubstanz sein, wenn eine frühere Verglasung energetisch höherwertig ersetzt werden soll, dabei aber nicht deutlich dicker werden darf.
Randbedingungen optimieren
Der Wärmeschutz der Verglasung ist ein wichtiges, aber bei weitem nicht das einzige Kriterium für energieeffiziente Fenster und Fassaden. Gerade durch die Verbesserungen beim Glas selbst stieg die Bedeutung des Randverbundes von Isolierglas. Die früher üblichen Abstandhalter aus Aluminium stellten eine Wärmebrücke dar, die sich oft mit Kondenswasser entlang der Glasränder bemerkbar machte.
Anspruchsvoller Wärmeschutz gelingt hier mit der sogenannten Warmen Kante, also wärmetechnisch verbesserten Abstandhaltern aus Edelstahl oder Kunststoffen. Sie können auch die optische Qualität beim Einblick in den Glasrand verbessern, die durch immer breitere Ansichtsflächen an Bedeutung gewonnen hat.
Bei den Rahmenbedingungen für eine zeitgemäße Energieeffizienz sind außerdem der Wärmeschutz des Rahmenmaterials zu beachten, außerdem die wärmebrückenfreie Ausführung des Baukörperanschlusses und nicht zuletzt die Position des Fensters innerhalb des Außenwandaufbaus aus massiver Wand und Wärmedämmschicht. Bei der Glasauswahl selbst sind als weitere Faktoren je nach Einbausituation der sommerliche Wärmeschutz, die Schalldämmung oder auch der Schutz gegen Einbruch, Durchsturz oder Absturz zu berücksichtigen. Denn es geht bei den allermeisten Fenstern und Fassaden eben nicht allein um die Verhinderung von Eisblumen – oder anders formuliert: um den winterlichen Wärmeschutz.
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