Wie geht denn das?

Heute gelingt es durch wärmeoptimierte Fenster und Fassaden, effiziente Heizungsanlagen, gekoppelt mit Wärmerückgewinnung und kontrollierter Lüftung, den Primärenergieeinsatz in den Wintermonaten deutlich zu reduzieren. Gleichzeitig führt eine transparente Architektur, insbesondere im Objektbau, in den Sommermonaten schnell zur Überhitzung, wenn nicht entsprechende Sonnenschutzsysteme vorhanden sind.

Dicht verpackte Gebäudehüllen mit optimierten Wärmedämmwerten und großen Fensterflächenanteilen ermöglichen im Winter die Nutzung von passiven Solargewinnen, führen im Sommer aber zu immensen unerwünschten Licht- und Wärmeeinträgen. Neben einer „Hochrüstung“ der Klimaanlagentechnik kann man diese Problematik auch mit anderen Mitteln in den Griff bekommen. Ziel ist es, die Energie der Sonne, also Licht und Wärme abgestimmt auf den Raumnutzer, dynamisch zu regulieren.

Als „Regulator“ dienen hierbei immer häufiger Fassadenvorgehängte Großlamellensysteme; eine sehr effektive Form des Sonnenschutzes, da die wesentlichen Prozesse – Absorption und Reflektion – außerhalb des Gebäudes stattfinden und der Sonnenwärmeeintrag abgewehrt und konvektiv weggetragen wird.

Transparenter Sonnenschutz

Dass man selbst den Sonnenschutz teiltransparent ausführen kann und dieser immer noch eine gute Performance zeigt, ist zwar nicht ganz neu, aber selbst in Fachkreisen immer noch nicht Allgemeingut. Fassadenvorgehängte Glaslamellen als wirksamer Sonnenschild? Der Hersteller Colt hat in den letzten 20 Jahren weit über 200 Glaslamellenprojekte realisiert.

Schaut man sich die solaroptische und -thermische Wirkungsweise von Glas an, werden die Stärken von gläsernem Sonnenschutz deutlich. Die wichtigsten wirksamen Prozesse sind in der Grafik (rechts) anhand eines einfachen grün eingefärbten Floatglases dargestellt. Eine solche monolithische Scheibe von lediglich 8 mm Stärke blendet fast 2/3 der eingestrahlten Sonnenenergie aus. Gleichzeitig wird nur 1/3 des Lichtes geblockt, 2/3 des Lichtspektrums passieren also den Sonnenschutz, was zu hervorragend hoher Tageslichtqualität im Gebäude führt.

Ein wichtiges Gütekriterium eines modernen Sonnenschutzes ist gute Lichtdurchlässigkeit bei stark reduzierter Energiedurchlässigkeit sowie Erhaltung der Farbwiedergabe des durchgelassenen Lichtes. Außerdem wird eine gute Durchsicht selbst bei vollständig geschlossenen Lamellen erreicht. Dies wirkt sich positiv auf das Wohlbefinden und die Behaglichkeit der Gebäudenutzer aus.

Vielfalt an Glaslösungen

Es gibt viele Glaslösungen im Sonnenschutzbereich. Neben simplen eingefärbten Gläsern können zusätzliche sogenannte Soft- oder Hardcoatings als Reflektions- oder Dekorschichten aufgebracht werden. Häufig kommen Siebdrucke, in unterschiedlichsten Dekoren, Farben und Schichtdicken zum Einsatz. Die Applizierung von Farbfolien rundet die Glasveredelungstechnik ab. Neben opaken lassen sich auch transluzente und teiltransparente Ausführungen erzielen.

Der Glasaufbau zeigt als häufigste Variante einen VSG-Verbund, da überwiegend im Überkopfbereich gearbeitet wird. Dies wird von den einschlägigen Normen sowie Bauämtern gefordert und hat sich mittlerweile in fast allen Industrieländern als ‚Standard’ etabliert.

Aus ästhetischen Gründen kommen überwiegend punktgehaltene Systeme zum Einsatz, die vorgespannte Scheiben erfordern. In den letzten Jahren haben sich teilvorgespannte Gläser durchgesetzt: Dies vor allem wegen des günstigeren Bruchbilds und verbesserten Resttragverhaltens bei Scheibenbruch. Falls eine Scheibe bricht, muss sichergestellt sein, dass sie für eine gewisse Zeit und unter definierter Last in der Fassade hängen bleibt und nicht herunter fällt. Dies soll Personenschäden verhindern. Hier sind die einschlägigen Normen und Bauauflagen zu beachten, die, wenn es um punktgehaltene Fassadengläser geht, nirgendwo so konservativ und kritisch hinterleuchtet werden wie in Deutschland.

Bei den von Colt ausgeführten Anlagen wird Glassonnenschutz grundsätzlich konservativ technisch ausgelegt und Risikoanalysen werden sehr ernst genommen. Belastungs- und Bruchtests werden auch dann gemacht, wenn diese nicht vertraglich gefordert sind. Im Mittelpunkt steht ein dauerhaft standsicheres Gewerk, ergo, die Sicherheit der Menschen.

Auslegungstechnische Größen

Entscheidende Größe ist hier der Fc-Wert, auch als Abminderungsfaktor einer Sonnenschutzeinrichtung bekannt. Für die Sonnenschutzlamelle selbst wird dieser in guter Näherung über den Energietransmissionsgrad bestimmt. Komplexer wird die Ermittlung dieser Größe für eine Anordnung von Lamellen. Hier spielt die Systemgeometrie eine erhebliche Rolle. Exaktere Modellierung ist hier nötig, um aussagefähige Werte zu erhalten.

Eine wichtige Rolle spielt der Standort: Eine Südfassade in Kopenhagen verhält sich anders, wenn es um die Sonneneinstrahlgeometrie und –intensität geht, als eine in Phoenix, Arizona.

Ein weiteres Gütekriterium ist die Lichttransmission. Wird ein außen liegender Sonnenschutz gleichzeitig als Blendschutz geplant, führt dies häufig zu einem übermäßigen Abdunkeln des Raums, da Leuchtdichten ganz erheblich reduziert werden müssen. Dies geschieht in der Regel über eine opake Ausführung der Lamellen.

Ein konzeptionell besserer Ansatz trennt diese beiden Aufgaben und erlaubt einen ‚lichttransparenten’ Sonnenschutz. Der Blendschutz, abhängig u.a. von der Raumgestaltung und Art des Arbeitsplatzes, wird dann arbeitsplatzbezogen mittels innen liegender Blendschutzsysteme gelöst. Neben der energetischen Einsparung wird so auch der Wohlfühlgrad der Raumnutzer verbessert. Als relevante Normen seien hier u.a. die EN13363 ‚Sonnenschutzeinrichtungen in Kombination mit Verglasungen’ sowie die ­DIN4108-2‚ Wärmeschutz und Energieeinsparung in Gebäuden’ angeführt.

Auf die Beweglichkeit kommt es an

Die direkte bzw. indirekte Steuerung von Licht und Wärme erreicht man durch bewegliche und sonnenstandsgeführte Systeme. Dies ist eine logische Konsequenz, da Sonnenposition sowie lokale Witterungsbedingungen dynamischen Prozessen unterliegen. Speziell für Ost- und Westfassaden lohnen sich nachführbare und automatisch steuerbare Sonnenschutzanlagen, wenn es um hochwirksame Systeme geht.

Großlamellenlösungen führen zu deutlich höheren Systemkräften, die überdies statischen und dynamischen Lasten standhalten müssen (Wind, Schnee, Eis etc.). Fassadentaugliche Motoren mit langjähriger Lebensdauer sind hier neben intelligenten Steuer- und Regelkonzepten genauso notwendig, wie die Einhaltung enger mechanischer Toleranzen.

Der Sonnenschutz mittels Glaslamellen ist eine Technik, die nicht zu den günstigsten gehört. Aber neben den rein funktionalen Aspekten, überzeugen diese Systeme durch ihre ästhetische Wirkung und verleihen einem Gebäude einen unverkennbaren ‚Anstrich’, der sich bei beweglich Systemen unablässig ändert und so einen ständigen Spannungsbogen kreiert. —

Manfred Starlinger ist bei Colt International als Anwendungsspezialist für Tageslichtkontrollsysteme (Group Applications Specialist/Daylight Control) tätig. https://www.coltgroup.com/