Vakuumglasintegration in Bestands- und Neufenster

Abstract

In diesem Beitrag geht es um aktuelle Forschung und Entwicklung im Bereich der Integration von hochwärmedämmenden, neuartigen Vakuumgläsern (Beispiel siehe Bild 1) in Fensterkonstruktionen. Dabei stehen sowohl neue wie auch bestehende, baukulturell bedeutsame Fensterkonstruktionen im Fokus. Vakuumglasprodukte stellen eine interessante neue Alternative für die thermische Verbesserung des „Schwachpunkts Fenster“ dar. Landläufig wird noch immer geschätzt, dass ein Großteil der Wärmeverluste in (Wohn- und Geschäfts-)Bauten über die transparenten Elemente stattfindet. Selbstverständlich hängt dies im Einzelfall von der verglasten Fläche sowie von der thermischen Qualität der Fenster ab, eine Schätzung geht von 20 bis 30%Wärmeverlusten über Fenster beiWohngebäuden aus [1], eine andere von etwa 25% [2]. Typische wärmedämmende Fenster, wie die klassischen „Passivhausfenster“, funktionieren über eine Vervielfachung der Glasscheiben, entsprechende Füllsubstanzen/Gase, wärmegedämmte Rahmenprofile undAbstandhalter sowie Beschichtungen/Folien, die die Strahlungsanteile der Wärmeverluste beeinflussen sollen. Diese Technologien funktionieren grundsätzlich sehr gut, man geht aber davon aus, dass bereits der Plafond des Ausreizens dieser Techniken erreicht wurde. Solche Fenster sind meistens sehr schwereKonstruktionen großer Schichtdicke, die sowohl hinsichtlich Planung (Statik, Einbau und Größe) sowie Montage (Gewicht) entsprechend anspruchsvoll sind. Die gebaute Umwelt besteht darüber hinaus nicht nur aus Neubauten, für die solche Fenster gut geeignet sind, sondern auch aus Bestandsbauwerken. Gerade europäische Altstädte besitzen ein großes Portfolio an historischen Fassaden mit entsprechenden, ebenso historischen Fensterkonstruktionen, zumeist Kastenfenstern. Dass solche Fenster aus heutiger Sicht die Anforderungen an thermischen Komfort sowie Energieeinsparung nur schwer erfüllen, führt häufig zu einem Planungskonflikt bei Sanierungen: Allein aus baukulturellen Gründen scheint der Ersatz durch „High- Tech“-Fenster wenig geeignet, es fehlt zumeist aber an gangbaren Alternativen. Dass hier oft kein besonderes Feingefühl für den sensiblen Bestand bewiesen wird, illustriert Bild 2. Im Bereich des Denkmalschutzes ist ein Fenstertausch durch eine neuwertigere Mehrscheibenverglasung so gut wie immer ausgeschlossen. Die Richtlinie Energieeffizienz am Baudenkmal des österreichischen Bundesdenkmalamts [3] erlaubt nur im Ausnahmefall einen Fenstertausch oder die starke Modifikation von bestehenden Fensterkonstruktionen. In diesem Kontext stellen Vakuumgläser, die bei sehr schlanker Dicke eine sehr gute Wärmedämmleistung (Ug 0,4 bis 0,7W/(m2 K)) aufweisen, eine spannende neue Alternative sowohl für neue Fensterkonstruktionen, die dann dünner und leichter sein könnten, wie auch für den historischen Bestand dar. Bei Letzterem ist anzudenken, Floatgläser durch Vakuumgläser ähnlicher Schichtdicke zu ersetzen. Der Beitrag ist wie folgt aufgebaut: Zunächst wird eine überblicksartige Einführung über Vakuumglas bzw. dessen Grundprinzipien und Technologien angeboten, anschließend wird die aktuelle Marktlage der Vakuumgläser besprochen sowie die spezifischen Herausforderungen der Integration von Vakuumglas in verschiedene Fensterkonstruktionen diskutiert. Die Einleitung schließt dann mit einem Überblick über die von den Autor:innen durchgeführten Forschungs- und Entwicklungsprojekte zum Thema Integration von Vakuumglas in Fensterkonstruktionen ab. Die verschiedenen erforderlichenMethoden werden in Abschnitt 2 Angewandte Methoden diskutiert. Anschließend wird über die durchgeführten Projekte (Ansätze, Realisierungen, Performance/Resultate) zur Integration von Vakuumglas in Bestandsfensterkonstruktionen berichtet und schlussendlich über die neuen Fenster, die im Rahmen der F&E-Bemühungen mit integriertem Vakuumglas erstellt wurden. Abschließend wird eine Konklusion über den aktuellen Stand der Entwicklungen und ein Ausblick aufkommende Entwicklungen zur Verfügung gestellt. Grundsätzlich ist festzuhalten, dass es die Autor:innen des Beitrags noch immer überrascht, dass zwar die Entwicklung von dauerhaftem Vakuumglas seit vielen Dekaden ein großes Thema für Wissenschaft, Technik und Industrie war (Dauerhaftigkeit bezog sich hier vor allem darauf, dass der evakuierte Raum bestehen bleibt und nicht mit der Zeit durch Luftpartikel aufgefüllt wird), jedoch über die Integration von Vakuumgläsern in typische (öffenbare) Fensterkonstruktionen so gut wie keine relevante Forschung betrieben wurde. Daher kann dieser Beitrag als Werkschau der F&E-Bemühungen in dieser Domäne in den vergangenen 10 Jahren betrachtet werden.