Gebäude tragen in hohem Maß zu Energieverbrauch und Kohlendioxidemissionen bei. In der EU entfallen etwa 40 Prozent des gesamten Energieverbrauchs auf Gebäude. Der Bausektor offeriert damit das bei weitem größte Energieeinsparpotenzial[1]. Selbst beim Einfamilienhaus, in dem Fenster nur gut 10 Prozent der Gebäudehüllfläche ausmachen, tragen diese Bauelemente mit 40 bis 50 Prozent zu den Energieverlusten bei.[2,3] Im Objektbau mit großen Glasflächen ist dieser Anteil deutlich höher. Eine Studie zu Glasfassaden in Deutschland ergab einen durchschnittlichen kumulierten Heiz- und Kühlenergiebedarf von 300 kWh/m2a, wobei selbst im moderaten Klima Deutschlands der Kühlbedarf (im Sommer) dominierte.[4]
Die Bewertung des energetischen Verhaltens von Gebäuden ist ein wesentliches Kriterium, um das am besten geeignete Renovierungssystem auszuwählen oder bei Neubauten verschiedene Konstruktionen miteinander zu vergleichen.
Unter Energieeffizienz fällt sowohl die wirkungsvolle Erzeugung und Nutzung von Energie, wie z.B. über solare Gewinne im Winter als auch die Reduzierung von Energieverlusten. Zur Erzielung der optimalen Energieeffizienz muss man eine individuelle Anpassung der Gebäudehülle in Abhängigkeit von Klima, Standort und Orientierung des Hauses vornehmen. Konstruktive Maßnahmen, wie Verschattungssysteme zur Reduzierung der solaren Gewinne im Sommer, sowie geeignete Wärmeschutzisoliergläser sind von wesentlicher Bedeutung. Jedoch tragen auch die Wärmeleitfähigkeit der Gebäudehülle und ihre Dichtigkeit gegen Zugluft wesentlich zum energetischen Verhalten des Gebäudes bei.
Die Optimierung der Gebäudehülle liegt meist in Händen des Fassadenberaters, und setzt eine enge Zusammenarbeit mit dem Architekten, dem Fassadenbauer und dem Isolierglashersteller voraus. Die vorliegende Studie, die detaillierter auf den GPD 2009 vorgestellt wird, soll dem Fassadenberater als Entscheidungshilfe dienen. Sie untersucht den Energieverbrauch von Objektbauten bei unterschiedlichen klimatischen Bedingungen, beim Einsatz verschiedener Verglasungssystemen und Materialien. Dabei wurden zwei Aluminium-Vorhangfassadensysteme verglichen: Eine klassische, mechanisch fixierte, trockenverglaste Konstruktion, sowie ein mit Silikon geklebtes Structural Glazing System (Bild oben).
Isoliergläser mit verschiedenen Glastypen sowie verschiedenen Randverbundsystemen wurden für die verschiedenen Fassadentypen modelliert. Die Stärke der inneren und äußeren Scheiben wurde mit 6mm angenommen, der SZR mit 14 mm. Modelliert wurden kommerziell verfügbare Abstandshalter aus Aluminium bzw. Silikonschaum. Für die Modellierung wurde zum einen beide Scheiben als Klarglas angenommen, zum anderen die äußere Scheibe mit einer LowE -Beschichtung angesetzt.
Die Temperatur, der zum Innenraum gerichteten Oberfläche des Mittelpfostens der Aluminium-Vorhangfassade, wurde für die verschiedenen Verglasungsoptionen sowie für zwei Außentemperaturen (– 16 und + 50 °C) bestimmt. Einige Ergebnisse zeigt die Tabelle unten.
Vorteile der SG-Fassaden
Aufgrund ihrer geringeren Wärmeleitfähigkeit erzielt die Structural Glazing (SG) Verglasung im heißen Klima eine geringere, im kalten Klima eine höhere Temperatur, der nach innen gerichteten Oberfläche des Mittelpfosten der Fassade.
Letztendlich wurde mit den verschiedenen Fassadenoptionen der Energieverbrauch eines neunstöckigen Gebäudes (Grundfläche 12 m x 50 m) ermittelt, wobei die Energieverbrauchswerte einmal für ein heißes Klima (Klimazone 3, z.B. Athen) und ein Wechselklima mit heißen Sommern und kalten Wintern (Klimazone 6, z.B. Helsinki) ermittelt wurden. Aufgrund der geringeren Wärmeleitung der Structural Glazing Fassade ergab sich bereits eine, wenn auch geringe, Energieeinsparung. Bei den Berechnungen wurde ferner eine Luftinfiltrationsrate von 0, 5.5, 11 und 16.5 m³/(m2h) für die verschiedenen Fassaden angenommen.
Da in der Praxis trockenverglaste Fassadensysteme mit der Zeit wesentliche höhere Luftinfiltrationsraten als Structural Glazing Fassaden aufweisen, erhöht sich jedoch das Energieeinsparpotenzial erheblich. Für beide Klimazonen kann mit einer völlig luftdichten Structural Glazing Fassade (Infiltrationsrate: 0 m³/(m2h)) ein Einsparpotenzial zwischen etwa 8 Prozent (Infiltrationsrate: 5,5 m³/(m2h)) und etwa 20–25 % (Infiltrationsrate: 16,5 m³/(m2h)) gegenüber einer undichten trockenverglasten Fassade realisiert werden. Detaillierte Ergebnisse werden auf den GPD 2009 präsentiert. Es kann jedoch bereits vorab gesagt werden, dass die Simulationen für die Structural Glazing Fassade in Kombination mit dem jeweilig für das Klima am besten geeigneten Isolierglas sowohl für heiße (Wüsten-) Klimata als auch für das Wechselklima den geringsten Energieverbrauch ergaben.—
[1] Europäische Kommission http://ec.europa.eu/energy/demand/legislation/buildings_en.htm
[2] M. Hermes, Seminarbeitrag, Frerichs Glas GmbH, Verden, 10.04.2007
[3] B. Kaufmann, W. Feist,M. John, und M. Nagel, Das Passivhaus – Energie-Effizientes-Bauen. In: Holzbau Handbuch. Reihe 1 Teil 3 Folge 10 des Informationsdiensts Holz. München: DGfH und Bonn: Holzabsatzfonds (2002)
[4] E. Hennings, ETHICS II Studie, Passiv-Haus Institut (PHI), Darmstadt
Die Autoren
Dr. Valerie Hayez, Technical Service Engineer, Dow Corning S.A., Seneffe, Belgien; Dr. Andreas T. Wolf, Senior Industry Scientist, Dow Corning GmbH, Wiesbaden.
GPD-Programm als Download
Die Glass Performance Days, die weltweit größte Glaskonferenz, finden im finnischen Tampere vom 12. bis 15. Juni 2009 statt. Das Konferenzprogramm mit allen Vorträgen, Präsentationen und den Workshops (11. bis 12. Juni) findet man als PDF hinterlegt unter https://www.glaswelt.de/. Einfach im Suchfeld (rechts oben) den Webcode 690 eingeben und das Programm downloaden.
Weitere Infos sowie die Anmeldung unter
Werte des inneren Mittelpfosten der Vorhangfassade für Außentemperaturen von – 16 °C und + 50 °C
