Wie findet man die richtige Verglasung?

Bei der Ermittlung der passenden Verglasung für die Fassade oder die Fens­ter muss man die Nutzung eines Gebäudes berücksichtigen: handelt es sich um ein Wohngebäude, sind die Anforderungen andere als bei einem Verwaltungsbau. Wichtige technische Kenngrößen für die Planung sind hierbei die Wärmedurchlässigkeit (U_g-Wert) der Verglasung, die Gesamtenergiedurchlässigkeit (g-Wert), die Lichttransmission (T_L) und die Selektivität des Glases sowie die Farbe (Farbwiedergabeindex R_a) bzw. die Neutralität einer Verglasung (Erläuterungen siehe Info-Kasten).

Normal verglastes Privathaus

In einem Privathaus hat man für gewöhnlich ein Interesse daran, eine farbneutrale Verglasung mit einem möglichst niedrigen U_g-Wert und hohen solaren Zugewinnen einzusetzen, da auf ­diese Weise Heizkosten reduziert und auf ganz einfache Weise die Sonnenenergie genutzt werden kann. Zusätzlich soll die Lichttransmission (T_L) so hoch wie möglich sein, damit man möglichst wenig auf künstliche Beleuchtung angewiesen ist. Die Anforderungen an ein Wärmedämmglas für ein Privathaus:

• U_g-Wert = minimal
• g-Wert = maximal
• T_L = maximal
• R_a = maximal

Ein Beispiel für eine passende Verglasung wäre hier Pilkington Optitherm S3 im Standard-Isolierglasaufbau 4-16-4 (4 mm Glas – 16 mm Scheibenzwischenraum – 4 mm Glas).

Die Kennwerte betragen dabei U_g-Wert = 1,1 W/m²K; g-Wert = 61 %; T_L = 80 % und R_a = 97.

Verglasung eines Bürogebäudes

Für ein großzügig verglastes Bürogebäude gelten prinzipiell dieselben Überlegungen wie beim Privathaus. Auch hier wünscht man einen niedrigen U_g-Wert, damit die Heizkosten im Winter überschaubar bleiben. Im Gegensatz zu dem beschriebenen Beispiel des Privathauses, möchte man den Eintrag der Sonnenenergie aber häufig begrenzen. Denn durch die Computer, Monitore, Drucker und natürlich auch die Menschen, die dort arbeiten, hat man bereits ausreichend Wärmequellen (sogenannte interne Wärmelasten). Trotzdem möchte man auf die Transparenz, die den Werkstoff Glas auszeichnet, nicht verzichten, denn einerseits macht es mehr Spaß in einem Raum zu arbeiten, der den Blick nach draußen ermöglicht, andererseits reduziert man durch die Verglasungsanteile ja auch die sonst notwendige elektrische Beleuchtung. Die Anforderungen an ein Sonnenschutzglas für ein Bürogebäude:

• U_g-Wert = minimal
• g-Wert = minimal
• T_L = maximal
• R_a = maximal

Bei Sonnenschutzgläsern ist man im Gegensatz zu den Wärmedämmgläsern darauf aus, den ­g-Wert zu reduzieren. Gleichzeitig möchte man aber wie beim Wärmedämmglas einen niedrigen U_g-Wert sowie eine möglichst hohe Lichttransmission und eine farbneutrale Verglasung.

Da man g-Wert und Lichttransmission nicht unabhängig voneinander einstellen kann, wird es ein wenig komplizierter und es hilft, wenn man sich zunächst den folgenden Sachverhalt verdeutlicht: Grafik 01 zeigt die Verteilung der Sonneneinstrahlung auf der Erde. Es erstreckt sich vom hochenergetischen, ultravioletten Licht (ganz links im Diagramm in lila) über den sichtbaren Bereich (türkis dargestellt) bis hin zum infraroten Bereich.

Eine Verglasung wirkt nun für jeden der drei Bereiche wie ein Filter. Das erwähnte Wärmedämmglas Pilkington Optitherm S3 hat eine Lichttransmission von 80 %. Dies bedeutet, dass die türkis gefärbte Fläche durch diese Verglasung auf 80 % ihrer ursprünglichen Größe reduziert wird.

Betrachtet man die direkte Energietransmission, so muss man die Flächen aller drei Teilbereiche (UV + sichtbar + IR) beachten. Beim genannten Beispiel wird die Gesamtfläche auf 54 % ihrer ursprünglichen Fläche reduziert. Der g-Wert setzt sich als Summe dieses T_E -Wertes und der sogenannten sekundären Wärmeabgabe q_i (Sonnenstrahlen erwärmen das Glas. Ein Teil der Wärme wird raumseitig abgegeben) zusammen. In dem Beispiel ist g = T_E + q_i = 54 % + 7 %.

Wie bereits erwähnt, möchte man mit einer Sonnenschutzverglasung den g-Wert reduzieren. Dies bedeutet, dass man die Gesamtfläche der Kurve (UV + sichtbarer Bereich + IR) reduzieren muss. Da ein Sonnenschutzglas gleichzeitig eine möglichst hohe Lichttransmission T_L haben soll und diese ausschließlich über den sichtbaren Bereich definiert ist, sieht das ideale Sonnenschutzglas so aus, dass der UV und der IR Bereich nicht transparent sind (siehe Grafik 02).

Wie man in Grafik 02 sieht, ist hier die Lichttransmission maximal, sie beträgt also 100 %. Bei der Berechnung des g-Wertes muss man sich erneut die Flächen aller drei Bereiche anschauen.

Obwohl sowohl der UV- als auch IR-Bereich keinen Beitrag leisten, ist der g-Wert nicht 0, denn ungefähr die Hälfte der Energie der Sonne wird im sichtbaren Bereich des Lichtes „transportiert“. Der g-Wert würde im Beispiel des idealen Sonnenschutzglases also etwa 50 % betragen.

Verringert man zusätzlich die Transmission im sichtbaren Bereich, so reduzieren sich sowohl die Lichttransmission als auch der g- Wert. Dies kann man sich auch gut an unserem Produktprogramm verdeutlichen.

Dem Pilkington Suncool Produktnamen ist für gewöhnlich ein Ziffernpaar angestellt. Die erste Ziffer steht für die Lichttransmission, die zweite für den g-Wert. Es gibt u.a. die Kombinationen 70/35, 66/33, 50/25, 40/22 und 30/17.

Wie man sieht, liegt die Selektivität, das heißt das Verhältnis von Lichttransmission zu g-Wert, bei den neutralen Gläsern stets bei ungefähr 2.

Man kann theoretisch bessere Selektivitätswerte erreichen, muss dann aber Teile aus dem sichtbaren Bereich des Lichtes aussperren, was sofort einen Einfluss auf die Farbe der Verglasung hat.

Bei der Planung der Gläser die Himmelsrichtung beachten

Wie ermittelt man nun das „richtige“ Sonnenschutzglas für ein bestimmtes Objekt?

Hier sollte der Regelfall so aussehen, dass der Planer einen Klimatechniker beauftragt, der genau berechnen kann, wie hoch der g-Wert maximal sein darf.

Die technisch beste Lösung ist ein hochselektives Glas, das den errechneten g-Wert und gleichzeitig die doppelte Lichttransmission ermöglicht. Denn damit will man erreichen, dass es im dahinterliegenden Raum so hell wie möglich wird und man weniger elektrische Beleuchtung benötigt.

Beispiel: Berechnet werden 25 % als g-Wert. Die optimale Lösung stellt eine Lichttransmission von 50 % dar, bei einer Gesamtenergiedurchlässigkeit von 25 %. Ein entsprechendes Glas wäre Pilkington Suncool 50/25.

Für verschiedene Gebäudeseiten sollten unterschiedliche Gläser eingesetzt werden, z.B. ein höherer Lichteintrag auf der Nordseite, ein geringerer auf der Südseite. Denn eine Büroverglasung, die nach Süden ausgerichtet ist, „verträgt“ einen weniger hohen g-Wert als ein nach Norden, Osten oder Westen ausgerichtetes Glas. Trotzdem werden häufig auch diese Büros noch mit demselben Sonnenschutzglas ausgestattet, weil der Architekt – und das kann ich gut nachvollziehen – ein einheitliches Erscheinungsbild des Gebäudes wünscht.

Aus genau diesem Grund haben wir beispielsweise Pilkington Suncool 70/35 entwickelt, das – trotz technisch unterschiedlicher Werte – optisch dem genannten Suncool 50/25 so ähnelt, dass man damit dem Wunsch des Architekten nach einer einheitlichen Optik der unterschiedlichen Gebäudeseiten entspricht und gleichzeitig eine klimatechnisch optimierte Lösung anbieten kann. —

U_g-Wert (Wärmedurchlässigkeit): Dieser beschreibt den Wärmeverlust von innen nach außen. Ein U_g-Wert von 0,7 W/m²K bedeutet, dass pro Quadratmeter Verglasung und pro Grad Temperaturdifferenz (innen zu außen) 0,7 W „verloren gehen“. Es handelt sich um eine verlustbeschreibende Größe, d.h. je kleiner der Wert, desto besser ist die Wärmedämmung.

g-Wert (Gesamtenergiedurchlässigkeit): Dieser beschreibt die einzigartige Eigenschaft des Werkstoffes Glas, Energiegewinne (von außen nach innen) zu ermöglichen.

die Lichttransmission (T_L) beschreibt den Teil des einfallenden, sichtbaren Lichts, der durch die Verglasung durchgelassen wird. Das Auge kann Wellenlängen zwischen 380 und 780 nm erkennen.

die Selektivität beschreibt das Verhältnis von Lichttransmission/Gesamtenergiedurchlässigkeit.

die Farbe/die Neutralität einer Verglasung. Diese Kenngröße ist sicherlich schwierig zu beschreiben. Der Farbwiedergabeindex R_a charakterisiert die Änderung der Farbe eines Objektes als ein Ergebnis des von dem beschichteten Glas durchgelassenen Lichtes. R_a = 100 ist das theoretische Optimum. Ein Wert > 80 wird als gute Farbwiedergabe bezeichnet. Bei R_a > 90 spricht man von einem sehr guten Wert.

Christoph Troska ist Leiter der Anwendungstechnik bei Pilkington Deutschland AG.