Ökologische Bewertung von großflächigen Glasfassaden - Vergleich von verschiedenen Befestigungskonstruktionen - speziell von Holz-Glas-Klebeverbindungen mit metallischen Klemmsystemen

Abstract

Die ökologischen und energetischen Schwerpunkte von Bauaufgaben haben in den letzten Jahren an Priorität gewonnen. Zu einem Zeitpunkt, an dem die Diskussionen über den anthropogenen Klimawandel mehr und mehr in den Fokus der Gesellschaft und der Politik rücken, hat gerade auch die Gebäudeplanung eine große Verantwortung. Etwa 30% der genutzten Primärenergie entfallen auf die Errichtung, Nutzung und Entsorgung von Gebäuden unterschiedlicher Typen. Somit ist der Beitrag zu den Themen der globalen Umweltbeeinträchtigungen bedeutend, aber das Potenzial nachhaltige Verbesserungen zu erzielen gleichwertig hoch.<br />Der primäre Energiebedarf über den Lebenszyklus eines Gebäudes hängt von seiner Geometrie und Nutzungsart, der bauphysikalischen Qualität der Gebäudehülle und den entsprechenden Heiz- und Kühllasten sowie der Materialwahl ab. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt in der Gegenüberstellung großflächiger Glasfassaden aus metallischen Profilen und Holz-Glas-Verbundelementen.<br />Einführend wird die Entwicklung dieser Verbundkonstruktionen erläutert, deren statisch wirksame Verklebung die konstruktiven Vorteile beider Stoffe symbiotisch miteinander verbindet. So entstehen statisch, bauphysikalisch und architektonisch leistungsfähige Elemente, die gerade im Bereich der Glasfassaden Teil ökologisch hochwertiger Energiekonzepte sein können. Als Basis des ökologischen Fassadenvergleichs dient das Prinzip der Ökobilanz. Diese betrachtet ein Gebäude im Kontext seines gesamten Lebenszyklus und trifft quantitative Aussagen zum Primärenergiebedarf und den damit verbundenen Umwelteinwirkungen.<br />Der Vergleich im Hauptteil der Arbeit bewertet fünf unterschiedliche konstruktive Lösungen hinsichtlich ihrer ökologischen Sinnhaftigkeit.<br />Dabei werden reine Aluminium-Pfosten-Riegel-Klemmsysteme und der Ersatz der Hauptstruktur durch Brettschichtholzprofile drei Detaillösungen der Holz-Glas-Verbundfassaden gegenübergestellt. In der Auswertung werden Aussagen über die größten Einflussfaktoren über den Lebenszyklus, die Materialwahl, die statische und thermische Qualität getroffen.<br />Während der Auseinandersetzung mit den Themen der nachhaltigen Gebäudeplanung drängen sich Fragestellungen auf, die im abschließenden Kapitel kommentiert werden. Zunächst wird das Potenzial der methodischen Lebenszyklusanalyse für den architektonischen Alltag diskutiert, deren Denkweise eine facettenreiche Perspektive auf ein Gebäude ermöglicht.<br />Weiter wird nochmals vertieft auf die architektonisch gestalterischen Möglichkeiten eingegangen, die die Holz-Glas-Verbundfassaden bieten.<br />Abschließend werden die konstruktiven Aufgabenstellung innerhalb der HGV-Elemente herausgestellt und denkbare Weiterentwicklungen aufgezeigt, die vor allem die Integration der großflächigen Glasfassaden in energetische Gebäudekonzepte beinhalten.<br />

The environmental and energy aspects of building projects have assumed increased priority in recent years. At a time when discussions on anthropogenic climate change are increasingly in social and political focus, building design also has a great responsibility. Approximately 30% of primary energy demand is consumed in the construction, use and disposal of buildings of various types. Thus, the contribution to the issues of global environmental damage is significant, but the potential to achieve sustainable improvements is equally high.<br />The primary energy consumption over the life cycle of a building depends on its geometry and type of use, the physical qualities of the façade, the proper heating and cooling loads as well as the choice of material.<br />The focus of this work lies in the juxtaposition of large glass façades made of metal profiles and wood-glass composite elements.<br />The introduction will explain the development of these composite structures, whose statically effective bonding symbiotically combines the advantages of both construction materials. The result is elements with high static, physical and architectural performance that can contribute greatly to ecologically valuable energy concepts the area of glass façades in particular. The LCA principle serves as the basis for an ecological comparison of façades. This considers a building in the context of its entire life cycle and provides quantitative information on the primary energy requirements and the associated environmental impact.<br />The comparison in the main part of the work evaluates five different design solutions with respect to their ecological meaningfulness.<br />Specifically, basic aluminium profile clamping systems and the replacement of the main structure with glued laminated timber profiles are compared to three detailed wood-glass composite façade solutions.<br />The evaluation will make assertions on the most influential factors over the life cycle, the choice of material, and the static and thermal quality.<br />While addressing the issues of sustainable building design, questions arise that will be addressed in the final chapters. Firstly, the potential of the LCA methodology-a way of thinking that enables a multi-faceted view of a building-for day-to-day architectural work is discussed. Subsequently, the architectural design possibilities offered by the wood-glass composite façades will be discussed in greater depth.<br />Finally, the constructive tasks within the wood-glass composite elements are highlighted and conceivable developments shown, which mainly include the integration of large glass façades into energy concepts for buildings.