Gerade im Objekt- und Bürobau stehen bei den Architekten helle, lichtdurchflutete Räume mit viel Tageslicht ganz oben auf der Agenda. Dies erfordert große Glasflächen und soll nach dem Gestaltungswunsch vieler Planer durch optisch aufgelöste Fassaden mit einem möglichst geringen Anteil an sichtbarer Konstruktion umgesetzt werden.
Gleichzeitig steigen die Anforderungen an (Glas-)Fassaden in Bezug auf sommerlichen und winterlichen Wärmeschutz, Tageslichttechnik, Akustik etc. Wie lassen sich die Ideen der Architekten und die vielfältigen Anforderungen in der Praxis und später im Gebäudebetrieb umsetzen?
Eine Schlüsselrolle nimmt dabei die Gebäudesteuerung ein, um die unterschiedlichen technisch notwendigen Systeme zu vernetzen. Wobei sich die Abhängigkeiten von Heizung, Lüftung, Sonnenschutz und Kunstlicht benutzerunabhängig steuern lassen sollten, um eine durchgängige Funktion und eine hohe Energieeffizienz von Gebäuden zu erreichen.
Aufgrund der Komplexität der Gebäudehülle besteht ein erhöhtes Fehlerrisiko bei der Planung und Ausführung. Um dieses zu minimieren und das optimale Funktionieren solcher Fassaden zu gewährleisten, bedarf es umfassende materialtechnische, bauphysikalische und konstruktive Voruberlegungen. Um das Gesamtsystem Gebäudehülle auf seine Tauglichkeit zu testen und bereits vorab Schwachstellen ausfindig zu machen, ist die Simulation ein passendes Werkzeug.
Hohe Relevanz thermodynamischer Umwelteinflusse
Die Vergangenheit hat gezeigt, dass bei kühnen Konstruktionen im Glasbau zwar die Statik eine ausgeprägte Rolle der Voruberlegungen im planerischen und konstruktiven Sinne spielt, weniger jedoch die thermodynamischen Faktoren. Gerade die Absorption und Reflexion der Glasflächen oder dunkle oder helle Farbstrukturen finden häufig zu wenig Beachtung.
Jedoch beeinflussen gerade diese thermodynamischen Faktoren massiv das Funktionieren von Glasfassaden und ihr Nichtbeachten führt schnell zum Versagen des Gesamtsystems. Ohne eine thermodynamische Betrachtung einer Fassade besteht die Gefahr, dass nicht kalkulierte Strahlungsleistungen oder relativ auftretende Feuchtigkeit langfristig Beeinträchtigungen der Fassade verursachen und zu irreparablen Folgeschäden fuhren. Dem lässt sich jedoch vorbeugen, oder anders ausgedruckt: Komplexe Glasfassaden sind heute ohne thermische Simulationen schnell zum Scheitern verurteilt.
Gleichzeitig lässt sich eine gebrauchstaugliche Systemlösung bereits vorab simulieren. Damit kann der Fachplaner prüfen, ob die thermischen und feuchtetechnischen Abläufe, die Wasser- und Schlagregendichtigkeit sowie eine Dampfdiffusionsdichte gegeben sind. Dabei lassen sich auch die Einwirkungen auf den Fassadenzwischenraum sowie die Glasinnen- und Glasaußenseite analysieren. Hierbei mussen zunächst numerische Simulationen unter Anwendung eines FEM-Verfahrens (Finite-Elemente Methode) die funktionalen Aspekte einer Glasfassadenkonstruktion unter Umgebungsrandbedingungen simulieren. Als wichtigstes Ziel dieser Untersuchungen gilt es abzuschätzen, welche Luftmassenströme durch den belufteten Raum zwischen den Verglasungsinnenoberflächen in Abhängigkeit der meteorologischen Randbedingungen auftreten und welcher Feuchtigkeitstransport durch diesen Volumenstrom unter Annahme einer funktionsfähigen Schlagregenabdichtung (kein Eindringen von Wasser) und keinen Feuchteeintrag (keine Kondensation an Befestigungselementen und Wasserdampfdiffusion infolge Partialdruckunterschieden im Glasfassadenbereich) durch unzulässige Wärmebrucken der Fassade auftreten können.
Damit die Berechnungen mit vertretbarem zeitlichen Aufwand durchgefuhrt werden können, muss die technische Konstruktion (für die Simulation) so vereinfacht werden, dass die Anzahl der erforderlichen Rechenschritte im Zeitbereich von Stunden liegt. Gleichzeitig ist sicherzustellen, dass die bauphysikalischen Anforderungen und Gegebenheiten des Systems durch das Modell möglichst genau repräsentiert werden.
Diese Methode erlaubt es, unterschiedliche Variationen des Systemverhaltens bei unterschiedlichen Randbedingungen schnell nachzuvollziehen. Bei komplexen Strömungs- und Wärmeubertragungsvorgängen können somit belastbare Aussagen hinsichtlich des quantitativen und qualitativen Verhaltens einer Konstruktion gemacht werden. Dies wiederum erlaubt es den Planern, die Konstruktion entsprechend abzugleichen und anzupassen.
Ausblick
Die Entwicklung bei (Glas-)Fassaden wird weiterhin von den Wunschen der Architekten geprägt sein. Zunehmend wird die Gebäudehülle leistungsfähige energetische Eigenschaften (bis hin zur Ernergiegewinnung) besitzen müssen, was höhere Anforderungen an Planer, Systemhersteller und ausführende Handwerker stellen wird. Um die Gebrauchstauglichkeit des Gesamtsystems Fassade zu gewährleisten und die praktische Umsetzung zu erleichtern, sollten entsprechende Simualtionsprogramme bereits frühzeitig bei der Planung angewendet werden, denn spätestens im Streitfall macht es der gerichtlich bestellte Sachverständige sowieso. —
Fachkongress “Die Gebäudehülle“
Am 01. und 02. Februar 2013 zeigt der Kongress „„Die Gebäudehülle“ neueste Entwicklungen bei Glas-, Fenster-, Fassaden- und Sonnenschutzsystemen auf. Dabei liegt der Schwerpunkt auf Baukörperanschlüssen – die neuralgischen Schnittstellen der Gebäudehülle. Dazu stellen 14 Experten aus verschiedenen Branchen rund um die Gebäudehülle unterschiedliche Lösungsvorschläge vor.
In der Diskussionsrunde „Die Energiewende und die Praxis“ setzen sich Prof. Ulrich Sieberath (ift Rosenheim), Prof. Dr. h.c. Klaus Layer (Leiter des Kölner Instituts für Gebäudeanalytik), Michael Opoczynski (Wiso-Magazin) und Architekt Axel Christmann damit auseinander, wie die Energiewende umgesetzt werden kann.
Die GLASWELT wird als Medienpartner den Kongress begleiten und über die angesprochenen Themen berichten.
Termin: 01. und 02.02.2013. Tagungsort: Würth-Akademie in Künzelsau. Weitere Informationen sowie das komplette Tagungsprogramm und die Anmeldeunterlagen unter
