Glasdächer – was hell und leicht wirkt, ist tatsächlich schwer und verbraucht viele Ressourcen. Die lichtdurchlässigen Überkopfverglasungen bestehen meist aus mehreren Scheiben Isolierglas. Das Fraunhofer UMSICHT forscht deshalb an leichten Glas-Folien, um Dächer lichtdurchlässig und ressourcenschonend einzudecken.
Im Projekt »Light-Light-Roof« entwickeln die Forschenden derzeit ein gewichtssparendes, modulares Leichtbausystem, bei dem ein Glas-Folien-Modulsystem mit einem Innendach aus mobilem, lichtdurchlässigem und UV-reflektierendem Gewebe kombiniert wird.
Das modulare System besteht aus ETFE-Folienbespannung (ETFE: Ethylen-Tetrafluorethylen-Copolymer) und Einscheibensicherheitsglas. ETFE lässt mittlerweile bis zu 95 Prozent des Lichts durch. Die Materialien sind zum einen besser charakterisiert. Zum anderen konnten die Forschenden produktionstechnische Hemmnisse z.B. durch Verklebung und Verschweißung beheben. Insbesondere in der Architektur gewinnen diese Gebäudehüllen daher zunehmend an Bedeutung. So setzen zum Beispiel die »Allianz Arena« in München und der »Water Cube« in Peking ETFE ein.
Verfahrbare Membranhülle aus ETFE für neues Kulturzentrum in Manhattan
21.700 kg CO2 pro Quadratmeter sparen
Schwere Glasdächer wirken sich nachteilig auf die Gesamtkonstruktion, den Materialtransport sowie die Montage aus. „Durch den Aufbau und die Materialkombination erzielt die Kombination aus Folie und Glas im Vergleich zu konventionellen Mehrscheiben-Glassystemen Gewichtsersparnisse von bis zu 75 Prozent. Und das bei gleichzeitig erhöhter Funktionalität“, erklärt Dr. Holger Wack, stellvertretender Abteilungsleiter Produktentwicklung. „Daraus ergibt sich pro Quadratmeter Fläche für Light-Light-Roof eine CO2-Einsparung von 21.700 kg.“
Im Gartenbau und Pflanzenhandel prognostiziert das Projektteam damit in zehn Jahren eine CO2-Reduktion von über 1,4 Millionen Tonnen. Hinzu kommen weitere, derzeit noch nicht quantifizierbare Einsparungen in der Gebäudekonstruktion: So könnten Architekten zum Beispiel schlankere und leichtere Gebäude entwerfen, da das Tragwerk deutlich weniger Last und Schnee stemmen muss. Dadurch ist Light-Light-Roof neben dem Gartenbau und Pflanzenhandel auch für andere Bereiche interessant, etwa für die Planung und Errichtung von Gebäudefassaden.
Sonneneinstrahlung, Temperatur und Lichtmenge anpassen
Mit der zirkulierenden Luft zwischen Glasscheibe und Folie kann sich das System außerdem ideal mit der Gebäudeabluft verschalten, z. B. im Winter durch Abtauen von Schnee- oder Eislasten oder zur Wärmedämmung. Darüber hinaus basiert das Innendach auf einem IR-reflektierenden Gewebe. Je nach Sonneneinstrahlung, Temperatur und Lichtmenge können die Forschenden das Innendach bedarfsgerecht einregeln. Dafür entwickeln sie im Projekt eine gebäude- und nutzerbedarfsangepasste Mess-, Steuer- und Regelungstechnik (MSR). Diese integrieren sie im System und bereiten durch eine cloudbasierte Lösung die Digitalisierung vor.
Erster Einsatz im AltmarktGarten
Im Dachgewächshaus »AltmarktGarten Oberhausen« testen die Forschenden das Glas-Folien-Dach unter realen Einsatzbedingungen auf einer Dachfläche von 160 m² im Ganzjahresbetrieb. In den Seminarräumen des seit 2019 betriebenen gebäudeintegrierten Dachgewächshauses will das Projektteam das Vorhaben branchenübergreifend vorstellen. So bereiten sie die wirtschaftliche Verwertung vor. Adressat ist dabei insbesondere der expandierende Markt der urbanen Landwirtschaft.
