Dreifach-Wärmedämmglas: Zukunft liegt im g-Wert / Prof. Gerd Hauser als Wegbereiter einer ganzheitlichen Betrachtung
Modernes
3fach-Wärmedämmglas macht Fenster heute zum einfachsten aber auch
effizientesten System zur Nutzung von Sonnenenergie durch bauliche Mittel.
Entsprechend ausgestattete Fenster nehmen durch die Kombination einer
exzellenten Wärmedämmung (Ug-Wert) mit einem hohen Gesamtenergiedurchlassgrad
(g-Wert) – abhängig von Lage und Abmessungen der Glasfläche – mehr Energie auf,
als sie abgeben. Das Fenster hat somit seinen Ruf als Heizenergie-Verschwender
verloren – und wird zum Energiespender. Bereits 1976 konstatierte Prof.
Dr.-Ing. Gerd Hauser, Leiter des Fraunhofer Institutes für Bauphysik
(Stuttgart), dass Fenster mit ihrem transparenten Glasanteil für die
Energiebilanz eine wesentliche und positive Rolle spielen
Glas
schützt vor extremen Temperaturen, vor der Witterung, Lärm, Gewalteinwirkung
und Feuer. Glas trennt drinnen von draußen und verbindet gleichzeitig Menschen
mit der Natur. Glas vermittelt Behaglichkeit, sorgt für die Raumlüftung und
ermöglicht die Nutzung des natürlichen Tageslichtes im Inneren von Gebäuden.
Das fördert das menschliche Wohlbefinden und befriedigt unser Bedürfnis nach
Licht, Luft und Sonne. Zur ästhetischen Faszination kamen schon vor mehr als 30
Jahren ganz funktionale Anforderungen, die Glas heute selbstverständlich
erfüllt. Die bis in die 70er Jahre übliche Einfachverglasung verursachte extrem
hohe Wärmeverluste (Ug = 5,8 W/m²K). Mit der Entwicklung von
Isolierglas und dem quasi gesetzlich verordneten Einsatz ab 1977 wurden die Ug-Werte
mit 3,0 W/m²K bereits deutlich verbessert. Der Energieverlust wurde geradezu
halbiert.
Eine
weitere Halbierung der Energieverluste ermöglichte die Koppelung der
Isolierglastechnik mit moderner Dünnschicht-Technologie für das transparente Beschichten
des Glases. Denn der Wärmefluss von Isolierglas wird bestimmt durch den
Strahlungsaustausch zwischen den Scheiben und der Wärmeleitung und Konvektion
des Mediums im Scheibenzwischenraum (SZR). Aufgrund des hohen
Emissionsvermögens der Glasoberfläche entfallen bei unbeschichtetem
Zweifach-Isolierglas etwa zwei Drittel des Wärmeflusses auf den
Strahlungsaustausch zwischen den Glasscheiben und etwa ein Drittel auf die
Wärmeleitung und Konvektion der Luft im SZR. Die Wärmefunktionsschicht senkt beispielsweise
bei iplus (Interpane Glas Industrie AG) das Emissionsvermögen von εn= 0,89 auf εn = 0,03. So wird der Strahlungsaustausch praktisch
vollständig unterdrückt. Dadurch sinkt der U-Wert bereits von 3,0 W/m²K auf 1,4
W/m²K. Da zudem die Luft im SZR durch das Edelgas Argon ersetzt wird, das über
eine geringere Wärmeleitfähigkeit als Luft verfügt, sinkt der U-Wert zusätzlich
um 0,3 W/m²K auf 1,1 W/m²K.
Auf
den gleichen physikalischen Grundlagen basiert die Wirkungsweise von
beschichtetem Dreifach-Wärmedämmglas wie iplus 3CL mit einem Ug-Wert
von 0,5 W/m²K bei Argonfüllung. Es erreicht zudem einen hohen
Gesamtenergiedurchlassgrad von 55 Prozent, bei einer Lichtdurchlässigkeit von
72 Prozent.
Damit
ist die Glasbranche bereits heute in der Lage, der zu erwartenden Verschärfung
der Energieeinsparverorderung 2009 zu entsprechen. Ebenso sind die
Voraussetzungen geschaffen, den bei Neubauten mittelfristig angestrebten
Niedrigstenergie- bzw. Passivhaus-Standard zu erfüllen. Heute bestimmen
Bauherren den Umfang der Glasflächen nicht mehr nur unter dem Gesichtspunkt der
Raumausleuchtung mit Tageslicht. Große Flächen gelten als „modern“
und sind mit den exzellenten energetischen Werten heutiger
Dreifach-Wärmedämmgläser keine Energieverschwender mehr – sondern Energiespender.
Modernes Dreifachglas als Energiespender
Bereits
1976 konstatierte Prof. Dr.-Ing. Gerd Hauser, Leiter des Fraunhofer Institutes
für Bauphysik (Stuttgart), dass Fenster mit ihrem transparenten Glasanteil
hinsichtlich der Wärmebilanz des Raumes eine wesentliche – und positive – Rolle
spielen. Er schrieb bereits in seiner Dissertation: „Zu den Einwirkungen
von außen gehören die Strahlungsenergie durch Fenster, die Wärmequellen im
Fensterglas oder auf dem Sonnenschutz infolge dort absorbierter
Strahlungsenergie, die Transmissionswärme durch Fenster und Außenbauteile und
der Luftaustausch zwischen dem Raum und der Außenluft.“ Das waren Betrachtungen, welche die
Verglasung – ehemals in der Rolle des Energieverschwenders – erstmals als
Energiespender erkannten. Bereits 1984 wurde die von Interpane unterstützte
Untersuchung, welchen Einfluss Fenster auf den Heizwärmeverbrauch von
Wohngebäuden ausüben, vorgestellt und veröffentlicht. Es wurde nachgewiesen,
dass neben dem Wärmedurchgangskoeffizienten – damals noch k-Wert – auch die
passive Sonnenenergienutzung berücksichtigt werden muss, die bei der Verglasung
deutlich höher ist, als bei allgemein üblichen Außenwand-Konstruktionen. Da
Fenster ein multifunktionales System darstellen, muss ihre energetische
Kennzeichnung auch den Gesamtenergiedurchlassgrad sowie der
Tageslichttransmissionsgrad und bei temporären Wärmeschutzmaßnahmen der
Wärmedurchgangskoeffizient umfassen.
Fenster
mit modernem 3fach-Wärmedämmglas stellen heute das wohl einfachste, aber auch
effizienteste System zur Nutzung von Sonnenenergie durch bauliche Mittel dar –
passive Solarenergienutzung. Sie sind in hohem Maße in der Lage, Sonnenenergie
zur Reduzierung des Heizenergieverbrauchs zu nutzen. Zur Vermeidung unbehaglicher
Verhältnisse im Sommer müssen jedoch auch Aspekte des sommerlichen
Wärmeschutzes beachtet werden. Denn das sommerliche Wärmeverhalten eines
Gebäudes wird in erster Linie von der durch das Fenster in das Gebäude
gelangenden Sonnenstrahlungsenergie bestimmt. Diese hängt ab von der
Energiedurchlässigkeit des Fensters sowie dem Größen- bzw.
Fensterflächenanteil.
Neben
den Wärmeverlusten sind unbedingt auch die Sonnenenergiegewinne zu
berücksichtigen, die abhängig sind vom g-Wert des Glases und der Orientierung
abhängig sind – auf der Südseite eines Gebäudes sind in der gesamten
Heizperiode Strahlungsgewinne von 2,10 W/m²K möglich. Das den Räumen zur Verfügung stehende Tageslicht wird
wiederum hauptsächlich vom Tageslichttransmissionsgrad beeinflusst. Hieraus
ergeben sich bei Bürogebäuden und Gebäuden mit ähnlicher Nutzung erhebliche
Auswirkungen auf den Stromverbrauch für Kunstlicht. Bei diesen Gebäuden sollen
möglichst hohe Transmissionsgrade vorliegen. Durch ausgezeichnete Dämmwerte
moderner „Superwarmgläser“ wie iplus 3CL können die Wärmeverluste auf
ein Minimum reduziert werden. Diese ermöglichen es, dass entsprechend
ausgestattete Fenster über die gesamte Heizperiode gemittelt mehr Energie
aufnehmen als abgeben.
Eine
Langversion dieses Artikels ist in der Festschrift anlässlich des 60.
Geburtstages von Prof. Dr.-Ing. Gerd Hauser im Fraunhofer IRB Verlag
erschienen. Hauser ist geschäftsführender Leiter des Fraunhofer-Instituts für
Bauphysik (IBP) in Stuttgart und als Professor für Bauphysik an der Technischen
Universität München tätig.
von Bernd Kramer*
* Bernd Kramer ist ehemaliger
Vorstandsvorsitzender der Interpane Glasindustrie AG.