Maßnahmen gegen Besonderheiten von Glasfassaden

In der Arbeit beschäftige ich mich mit Glasfassaden und wie diese an ihre jeweiligen Herausforderungen angepasst werden. Nach einem kurzen Einblick in die Geschichte sowie Entwicklung jener, gehe ich auf verschiedene Beschichtungen und Füllungen ein. Außerdem werfe ich einen Blick auf Verbundsicherheitsglas, Drahtglas und Schallschutzglas. Auch die Verbauungsmethoden mit Schwerpunkt Wärmehaushalt werden in den Punkten Sonnenschutz und natürlicher Wärmeregulierung erläutert. Zuletzt berichte ich vom Bau einer Glas-Übergangsbrücke der Firma MBM Metallbau Dresden GmbH in der Uniklinik Dresden.

Inhaltsangabe

1 Geschichte
1.1 Glas in der Geschichte
1.2 Entwicklung der Glasfassaden

2 Anpassung von Glasfassaden an ihre Besonderheiten
2.1 Der Stoff Glas und seine Besonderheiten
2.2 Füllungen von Glas
2.3 Beschichtungen von Glas

3 Sicherheits-, und Schallschutzglas
3.1 Verbundsicherheitsglas
3.2 Drahtglas
3.3 Pendelschlagversuch
3.4 Schallschutzglas

4 Verbauungsmethoden zum verbesserten Wärmehaushalt
4.1 Sonnenschutz
4.2 Nutzung der Luft
4.3 Natürliche Wärmeregulierung in den Jahreszeiten

5 Eigenanteil
5.1 Hinführung
5.2 Eindrücke und Informationen des Baustellenbesuchs
5.3 Allgemeine Fragen zur Firma

6 Fazit

Abbildungen

Literatur- und Quellenverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

1 Geschichte

1.1 Glas in der Geschichte

Die ersten Schriftquellen von hergestelltem Glas stammen aus Ugarit im Osten Syriens um 1600 v. Chr. Die ältesten, menschlich hergestellten Glasfunde wurden in Mesopotamien entdeckt. Experten vermuten, dass schon um 1450 v. Chr. Gefäße aus Glas in Ägypten hergestellt wurden. Generell wurde Glas damals geschmolzen und in Form von Barren zur Weiterverarbeitung transportiert. Seit Anfang der Antike sind auch Glasscheiben, -skulpturen und -messer hergestellt worden (Abb. 1).

Ab dem 11. Jh. war Venedig einer der Hauptherstellungsorte für Glas. Dort gab es die ersten Glasmacher, welche auch Flaschner genannt werden. Sie entwickelten fortgeschrittene Methoden zur Glasverarbeitung und erlangten einige Erkenntnisse, auf welchen die folgende Entwicklung aufbaute. So zum Beispiel konnte im 15. Jh. Angelo Barovier das erste durch­sichtige Glas herstellen. Dies veredelte auch die bis heute sehr wertvollen Glasperlen aus Venedig. Die Produktion nahm viel Zeit in Anspruch, da jede Perle einzeln hergestellt wurde. Diese waren damals als Schmuckstücke, aber auch zum Tauschen als Zahlungsmittel im Einsatz. Auf durchsichtiges Glas folgte das erste venezianische Milchglas, welches sich durch seine weiß-trübe Färbung kennzeichnete. (vgl. (Wikipedia - Glas 2018)

Um 1900 versuchte sich der Amerikaner John H. Lubbers an der Automatisierung der Glas­herstellung und erfand das Zylinderblasverfahren, welches jedoch noch zu umständlich für eine Massenproduktion war (vgl. ebd.). Das erkannte 1904 auch Emile Fourcault und folgte mit dem nach ihm benannten Fourcault-Verfahren. Die Idee war, die Glasschmelze über eine Ziehdüse laufen zu lassen und mit Hilfe dieser senkrecht durch einen Kühlschacht nach oben zu ziehen (vgl. (Technik Fibel 2018)). Das Patent für das Fourcault-Verfahren stammt aus dem Jahr 1908. Es wurde seit 1913 angewendet und brachte einen großen Fortschritt in der Glasproduktion (vgl. (Wikipedia - Glas 2018)).

Es folgten 1917 das Libbey-Owens-Verfahren und 1925 das Pittsburg-Verfahren. Die weit verbreitete Gussglasherstellung stammt aus dem Jahre 1919. Dabei wird das flüssige Glas durch zwei Walzen gegossen und somit zur Glasplatte geformt. Anschließend wird es noch im verformbaren Zustand zurechtgeschnitten. (vgl. ebd.)

1.2 Entwicklung der Glasfassaden

„Funde von Fensterglas in Pompeji belegen, dass die Römer bereits im 1. Jahrhundert Fens­terglas kannten“(Wikipedia 2006).

Seit den 20er Jahren sind Glasfassaden in der modernen Architektur zu finden. Gründe für die Verbreitung waren die verbesserten industriellen Produktionsverfahren, wie das im vor­herigen Kapitel erwähnte Fourcault-Verfahren oder das etwas später in den 50er Jahren entwickelte Floatverfahren. Der Entwickler Alastair Pilkington nutzte für die Produktion die physikalischen Dichteeigenschaften von der Glasschmelze und Zinn. Bei dem unendlichen Prozess fließt die Glasschmelze auf ein Zinnbad. Der Prozess ist unendlich, da der Glasfluss nie gestoppt werden muss und die Glasscheiben an einem Stück hergestellt werden können. Da die Schmelze eine deutlich geringere Dichte als das Zinn hat, bleibt sie über dem Zinn und verteilt sich gleichmäßig. Durch beide Oberflächenspannungen entstehen sehr glatte Oberflächen (vgl. (Wikipedia - Floatglas 2018)). Anschließend wird die Schmelze langsam abgekühlt und danach zurechtgeschnitten. Da diese Produktionsmethode ohne Unterbre­chung laufen kann, ist sie sehr effizient zur Herstellung, weshalb auch eine Menge an Kosten gespart werden können und die Produktion deutlich schneller läuft.

Doch in Hinsicht auf die Glasfassaden gab es große Problemstellungen. Kritiker bemängel­ten den Hitzestau im Gebäude bzw. der hohe Wärmeverlust in den Wintermonaten. Spätes­tens die Energiekrise 1973/74 forderte eine endgültige Lösung dieser Probleme, da die Ölkrise 1973 sich durch bis zu 70% höhere Ölpreise kennzeichnete (vgl. (Wikipedia - Ölpreiskrise 2018)). Daraufhin stellte Mike Davies 1981 den Plan auf, eine sogenannte Poly­valente Wand zu entwickeln (vgl. (Compagno 1995)). Diese soll mit Sonnenlicht und ver­schiedenen technischen und natürlichen Eigenschaften in allen Jahreszeiten die Energie optimal schützen, worauf im Punkt 4.1 genauer eingegangen wird.

Da die Entwicklung der Glasnutzung in den 70ern nur schwer voran kam, wurde in den 80ern auch mit Hilfe Davies' Plan das Potential der Sonnenstrahlung erkannt. Sie stellte sich als ideale Energieform heraus und war zudem ein natürliches Produkt, welches Glasfassaden umweltfreundlicher gestaltet.

2 Anpassung von Glasfassaden an ihre Besonderheiten

2.1 Der Stoff Glas und seine Besonderheiten

"Glas ist ein anorganisches Schmelzprodukt"(Wikipedia - Glas 2018), welches standartmäßig aus Sand, Natron, Kalk und ggf. Farbstoffen besteht. Es wird oft als erstarrte Flüssigkeit bezeichnet, da es vom flüssigen zum festen Zustand übergeht ohne dass es dabei zur Kris­tallisation kommt. Dadurch wird das Licht im Glas nicht verstreut und die Scheibe ist somit transparent und lichtdurchlässig. (vgl. (Compagno 1995))

Der Siliziumdioxid-Anteil des Glases bestimmt die Festigkeit der Scheibe. Allgemein kann das unflexible bzw. starre Floatglas dadurch bei Belastung leicht brechen oder reißen.

Besonderheiten gegenüber herkömmlichen Fassaden aus zum Beispiel Beton oder Stein sind somit die Lichtdurchlässigkeit, andere Stabilität und Verbauung sowie anderes Verhal­ten im Lärmschutz, Wärmedurchlässigkeit und Sichtschutz. Auf diese Besonderheiten und Maßnahmen, welche dadurch getroffen werden, möchte ich folgend eingehen.

2.2 Füllungen von Glas

Fassadenglas besteht meist aus mindestens zwei Glasschichten zwischen welchen ein Hohlraum liegt. Je nach Anwendungszweck kann nun entschieden werden ob dieser Hohl­raum mit einem Gas gefüllt wird oder ein Vakuum hergestellt wird. Beachtung findet dabei hauptsächlich die Wärmeregulation und der Sonnenschutz. Man spricht davon, dass beim Einsatz von Isolierglas die Wärmeverluste halbiert werden können.

Das Isolierglas besteht aus mindestens zwei oder mehr Glasscheiben, die durch sogenannte Abstandsprofile am Rand Hohlräume im Inneren bilden. Diese sind nach außen hin gasdicht verschlossen. Der Zwischenraum beträgt meist 8-20 mm Tiefe und ist mit Edelgas oder trockener Luft gefüllt bzw. besitzt ein Vakuum. Nun betrachtet man vor allem drei Problem­stellen an denen ein hoher Wärmeaustausch zwischen Warmseite und Kaltseite stattfinden kann. Zum einen der „Strahlungsaustausch zwischen den gegenüberliegenden Glasoberflä- chen“(Compagno 1995, S. 57)und der damit verbundenen Abstrahlung von Glasoberflächen. Zum anderen aber auch die im Hohlraum stattfindende Konvektion bzw. Wärmeleitung der Gasteilchen bzw. des Rahmens. Auch die Abstandshalter der Scheiben sind ein großer Schwerpunkt in der Wärmedurchlässigkeit, doch bei ihnen wird vor allem auf Stabilität und die auf sie einwirkenden Kräfte geachtet. (vgl. (Compagno 1995))

Vor allem der Strahlungsaustausch der Glasoberflächen kann mit bestimmten Beschichtun­gen reguliert werden.

Wenn man den isolierten Hohlraum der Glasscheibe nun mit einem bestimmten Gas füllt, ist es das Ziel eine möglichst geringe Wärmeleitfähigkeit zu erzielen. Deshalb nutzt man dafür oft Argon (0,01772 W/m*K), Krypton (0,00949 W/m*K) oder Xenon (0,00569 W/m*K) als Füllung. Die Wärmeleitfähigkeit wird in der Regel in Watt pro Meter und Kelvin angegeben. Dies beschreibt den Wärmestrom in Watt von einer zur anderen Seite eines Quaders mit der Seitenlänge 1m. Dabei besitzen die gegenüberliegenden Seiten zwischen denen der Wär­mestrom besteht einen Temperaturunterschied von einem Kelvin (vgl. (Energie-Lexikon 2010)).Da sich Wärme immer in die Richtung einer kälteren Temperatur ausbreitet, verläuft der Wärmestrom immer von der Warmseite zur Kaltseite der Scheibe. Die eben genannten Edelgase haben eine geringere Wärmeleitfähigkeit als wie zum Beispiel trockene Luft. In Betrachtung dieser drei Gase, fällt auf, dass Argon zwar immer noch am besten Wärme leitet, jedoch ist es kostengünstig in der Gewinnung, da es circa „1% der Luftanteile aus­macht“ (Compagno 1995, S. 57). Die Anteile von Krypton und Xenon in der Luft sind mehr als 10.000fach geringer und somit sehr kostspielig. Zur Wärmeleitfähigkeit kommt noch der Wärmedurchgangskoeffizient (auch k-Wert) dazu, welcher die Einheit W/m2*K hat. Dies sagt aus welche Wärmeleistung durch einen Stoff mit der Fläche 1m2 strömt, wenn der Tempera­turunterschied zwischen Warm- und Kaltseite 1 Kelvin beträgt. Bei einem Zweifachisolierglas mit einem Zwischenraum von 15mm, welcher mit dem Edelgas Argon gefüllt ist, kommt man auf einen k-Wert von 1,3 W/m2*K. Eine Alternative zur Edelgasfüllung stellt das Gegenteil dar. Ein Vakuum, in Fachkreisen auch Evakuierung der Scheiben genannt, ist eine kosten­günstigere Variante. Diese benötigt jedoch besonders geeignete Abstandshalter, da diese wie oben im Absatz schon beschrieben, hohen Druck-, Zieh- und Schubkräften ausgesetzt sind und hier zudem noch als Abdichtung des Vakuumraumes dienen müssen. (vgl. (Compagno 1995))

2.3 Beschichtungen von Glas

Beschichtungen von Glas erfolgen meist durch das Einbringen von Folien. Unter diesen gibt es eine große Vielzahl mit unterschiedlichen Wirkungen. Die wohl bekannteste Folie ist die PVB-Folie auf welche ich im Punkt 3.1 genauer eingehe.

Allgemein Glasscheiben mit mehreren Schichten, welche durch Folien verbunden werden, nennt man Verbundglas. Bei den Folien spricht man auch allgemein über Funktionsschich­ten. Diese können verschiedene Eigenschaften besitzen und diese unter bestimmten Vor­rausetzungen verändern. Dabei möchte ich im Folgenden nur auf einige ausgewählte Schichten eingehen und mich vor allem auf den Wärme- und Energieaspekt beziehen.

Die erste, spezielle Schicht wird meist zum Sichtschutz verbaut. Die verbaute Folie ist win­kelabhängig, was bedeutet dass sie das einfallende Licht aus einem bestimmten Winkel zerstreut und somit undurchsichtig ist. Die „mikroskopische Lamellenstruktur“ (Compagno 1995, S.46) auf der Folie bewirkt die Zerstreuung des Lichts aus einem bestimmten Winkel. Licht aus einem anderen Winkel bleibt davon unbeeinträchtigt. In der Herstellung können die betroffenen Winkel durch einen Belichtungsvorgang eingestellt werden.

Nun zu den Schichten, deren Wirkung in Verbindung zur Sonneneinstrahlung stehen. Begin­nend mit den Photovoltaik-Anlagen, welche Sonnenstrahlung in elektrische Energie umwan­deln können. Sie werden meist aus Silizium hergestellt und in mono- bzw. polykristalline Solarmodule unterschieden. Dabei unterscheiden sich beide zum einen in ihrer Farbe, zum anderen aber auch in ihrem Wirkungsgrad. Monokristalline Solarzellen können durch ihre Herstellung aus Silizium-Kristallen einen Wirkungsgrad zwischen 14% und 16% erhalten. Das aufwendige Herstellungsverfahren ist jedoch deutlich teurer als das der Polykristallinen Solarzellen. Sie werden aus Siliziumblöcken gewonnen, weisen jedoch nur einen Wirkungs­grad zwischen 11% und 13% auf. Die Module werden in den Zwischenraum des Verbund­glases eingebaut und mit Gießharz befestigt. Je nach Herstellung und Anwendung können sie durchsichtig bzw. undurchsichtig sein und einen Lichttransmissionswert von 4% bis 30% aufweisen. Dieser Wert gibt an, welcher Anteil des Lichtes durch die Fensterscheibe gelan­gen kann. Somit kann dieses Glas zur Energiegewinnung und gleichzeitigen Beschattung bzw. Sichtschutz verbaut werden. (vgl. (Compagno 1995))

Die besondere Eigenschaft der folgenden Schicht ist, dass sie bei bestimmten Vorrauset­zungen veränderbar ist. Temperaturabhängiges Glas wird hauptsächlich für die Wärmeregu­lierung genutzt und wird in zwei Grundkomponenten unterteilt. „Das Grundmaterial besteht aus zwei Komponenten mit unterschiedlichen Brechungsindex“(Compagno 1995, S. 50f.) . Zum einen das Hydrogel, welches aus Wasser und Kunststoff besteht. Zum anderen das Polymerblend bei dem zwei Kunststoffe genutzt werden. Bei Kälte ist das Stoffgemisch homogen und die Glasscheibe somit lichtdurchlässig. Ein hoher Transmissionswert erlaubt es, dass viel Licht durch die Glasscheibe in das Gebäude eindringen kann und somit die Luft im Inneren erwärmen kann. Steigt die Temperatur, so wird durch eine chemische Reaktion der beiden Grundstoffe die Lichtdurchlässigkeit geringer und dem Innenraum des Hauses wird Schatten gespendet, wodurch sich die Luft langsamer erwärmt. Die Regulierung der Lichtdurchlässigkeit muss jedoch nicht zwingend, wie eben erläutert, temperaturabhängig sein, sondern kann durch sogenannt elektrooptische Scheiben auch manuell gesteuert wer­den. Die Schichten dafür beinhalten Flüssigkristalle, welche sich bei Anlegen einer elektri­schen Spannung in eine bestimmte Richtung ausrichten und das Licht somit zerstreut wird. Die Glasscheibe bekommt dadurch meist einen milchigen Farbton und wird undurchsichtig. Diese Technik wird bei ICE-Zügen als Rückwand des Führerraums genutzt um den Fahrgäs­ten einen Blick über die Schulter des Lokführers zu ermöglichen. Bei Bedarf wird die Glas­scheibe spannungslos geschalten und die Scheibe wird milchig und damit undurchsichtig. (Abb. 2) Aber auch in Hausfassaden oder Raumbegrenzungen können sie als Sicht- und Sonnenschutz dienen.

Ein großer Teil der Wärme in einem Raum geht oft direkt über die Glasscheibe verloren. Ohne eine bestimmte Beschichtung leitet einfaches Isolierglas die Wärme mit einem k-Wert von rund 3 W/m2K. Mit speziellen Low-E (low-Emissivity, übersetzt: niedrige Wärmedurch­lässigkeit) (vgl.(baunetz_wissen_ kein Datum)) Beschichtungen kann dieser Wert auf knapp 1 W/m2K gesenkt werden (Werte laut Abb. 3). In zwei unterschiedlichen Verfahren können metalloxidische Schichten auf das Glas aufgebracht werden, welche kurzwellige Strahlung nicht beeinträchtigen, jedoch langwellige Strahlung reflektieren. Dadurch wird die Wärme­durchlässigkeit gesenkt, doch die Lichtdurchlässigkeit nicht beeinflusst. Mit einer dritten Scheibe und mehreren Low-E Beschichtungen kann der k-Wert sogar unter 1 W/m2*K ge­senkt werden. Um jedoch den Einbau einer dritten Glasscheibe einzusparen, können auch Low-E Folien in den Zwischenraum eingespannt werden. (vgl. (Compagno 1995))

3 Sicherheits-, und Schallschutzglas

3.1 Verbundsicherheitsglas

Bei Verbundsicherheitsglas kommt einem vieleicht die PVB-Folie in den Sinn. Diese Folie wird im Verbundglas genutzt. Bei einem Bruch der Scheibe zersplittert diese zwar, doch die spezielle Folie hält die Glasscheibe zusammen, sodass sich keine Splitter lösen können (vgl. (Baunetz Wissen kein Datum)). Daher wird dieses Glas vor allem in Fahrzeugen, aber auch bei Dachverglasungen als Sicherheitsglas verbaut. Somit kann bei einem Bruch das Verlet­zungsrisiko gemindert werden. Ebenso kann das Glas schwerer durchbrochen werden und kann so auch als Einbruchsschutz genutzt werden.

Das Glas besteht aus einzelnen Glasschichten, zwischen welchen Folien aus Polyvinylbuty­ral (PVB) liegen. Alternativ wird auch Sentryglas plus (SGP) genutzt. Diese werden in zwei Arbeitsschritten verbunden. Im ersten Schritt wird der Vorverbund hergestellt, bei dem die lose übereinandergelegten Schichten auf rund 35°C erhitzt werden und durch Walzen die Luft zwischen den Schichten grob herausgepresst wird. Anschließend wird dieser Prozess bei 65°C wiederholt damit nun keine Luft mehr zwischen den Schichten liegt und sie jetzt schon fest verbunden sind (vgl. (Wikipedia - Verbund-Sicherheitsglas 2018). Danach folgt das Autoklavverfahren bei dem durch aufwendige, thermische Produktionsschritte in einem Druckbehälter die Folie noch fester mit dem Glas verbunden wird und sich dadurch beim möglichen Bruch keine Glassplitter von der Scheibe lösen (vgl. (r-g.de 2015)). Dieses Ver­fahren ist jedoch sehr teuer.

3.2 Drahtglas

Drahtglas ist ebenfalls ein Sicherheitsglas, welches beim Bruch der Glasscheibe die Splitter zusammenhalten soll und damit vor Verletzungen schützt. Die Produktion wird im Walzver­fahren durchgeführt, bei dem die "Glasschmelze zwischen zwei gegenläufigen, wasserge­kühlten Stahlwalzen" (Wikipedia/Drahtglas 2016) geformt wird. Anschließend wird in die zähflüssige Schmelze ein Drahtgeflecht eingelegt, welches an jeden Schnittpunkt ver­schweißt ist. Dieses Geflecht verhindert das Ablösen von Glasscherben im Falle eines Bru­ches. Doch die Gefahr hier liegt im Falle eines Durchbruches darin, dass der innenliegende Draht und die Glasscherben schwerwiegende Verletzungen hervorrufen können. Deswegen wird dieses Glas deutlich weniger genutzt als das davor beschriebene Verbundsicherheits­glas. Zudem liegt ein weiterer Nachteil an der Sichtbarkeit des Drahtes im Glas.

3.3 Pendelschlagversuch

DIN EN 12600 beschreibt das "Verfahren für die Stoßprüfung und Klassifizierung von Flach- glas"(Baunormenlexikon 2003). Dies geschieht durch den Pendelschlagversuch. Dabei prallt ein elastischer Körper aus einer bestimmten Höhe gegen das zu untersuchende Glas und simuliert dadurch einen menschlichen Körper. Als Pendelkörper wird meist ein Reifen mit einem Gewicht von 50kg und einem Druck von 3,5 Bar verwendet. Dieser ist an einem Trag­seil vor der Scheibe so befestigt, dass er im Tiefpunkt seiner Pendelbahn auf die Scheibe trifft. Je nach Versuchsaufbau wird die Fallhöhe zwischen 450mm und 900mm nach jedem Versuch erhöht, bis das gewünschte, positive Ergebnis erreicht wird. Das Pendel wird in die gewünschte Höhe gezogen und prallt anschließend pendelnd auf die Glasscheibe (vgl. (baunetz_wissen_ kein Datum)). Wenn diese dem Druck standhält bzw. ihre Splitter durch die Folie zusammengehalten werden und kein Verletzungsrisiko oder Durchbruch verur­sacht, hat sie den Test bestanden (vgl. (bauprofessor kein Datum)). Dabei muss darauf geachtet werden, dass der Test bei 20°C +/- 5 Kelvin durchgeführt wird (vgl. (baunormenlexikon 2003)).

3.4 Schallschutzglas

Schallschutz ist vielen Hausbewohnern sehr wichtig und so legt man auch bei Glasfassaden viel Wert auf optimierten Lärmschutz. Darin spielen verschiedene Parameter eine wichtige Rolle. Aufgebaut sind Lärmschutzscheiben, wie auch Verbundglas, aus einzelnen Glas­schichten. Diese sind asymmetrisch bzw. haben eine unterschiedliche Breite und der Hohl­raum ist oft mit Edelgas gefüllt, welches akustische Töne abdämpft. Zusätzlich können Schallschutzfolien verbaut werden. Auch hier ist es möglich mehr als zwei Glasschichten zu verbauen. Verschiedene Bauweisen können dabei unterschiedliche Dezibelbereiche abde­cken. (vgl. (Glas Kausch kein Datum))

4 Verbauungsmethoden zum verbesserten Wärmehaushalt

4.1 Sonnenschutz

Zum einen kann wie im Punkt 2.3 beschrieben, die Lichtdurchlässigkeit durch zum Beispiel temperaturabhängige oder elektrooptische Beschichtungen geregelt werden, zum anderen können auch Rollos oder Stoffe zum Sonnenschutz dienen. So kann in den Zwischenraum der Scheibe ein Rollo eingebaut werden, welches durch einen elektrischen Motor gesteuert wird. Dieser Motor kann im Zwischenraum oder außen an der Scheibe verbaut werden, was eine unproblematische Reparatur mit sich bringt. Dabei wird das Rollo durch einen magneti­schen Schieber bewegt. Die Rollos sind außen meist mit einer Folie beschichtet, welche die Strahlung reflektiert und somit verhindert, dass sich der Stoff des Rollos erhitzt. Dadurch könnte der Lichtschutz sekundär die Wärme nach innen abgeben und das Aufheizen des Innenraums unterstützen. Eine Alternative um dies zu verhindern ist es, den Sonnenschutz außerhalb an der Fassade anzubringen. So wird die Sekundärwärme nicht an die Fassade abgegeben. Durch die Verwitterung des Stoffes, welcher jedem Wetter ausgesetzt ist fallen jedoch hohe Wartungskosten an. Zudem kann man außenliegende Rollos nicht in großen Höhen anbringen, womit sie nur bei einfachen Häusern und an niedrigen Gebäuden verbaut werden können. Dort werden häufig Jalousien bzw. Lamellen verbaut, welche durch Elekt­romotoren gesteuert werden können. Natürlich kann der Sonnenschutz auch im Innenraum verbaut werden. Die Wartung ist dabei denkbar einfach, doch der Wärmeschützende Effekt lang nicht so groß wie bei außenliegenden Schutz. Deshalb saugen Klimaanlagen teilweise die erhitzte Luft über den innenliegenden Stoffen ein und führen sie nach draußen. Bei der letzten Variante ist der Sonnenschutz lediglich eine sekundäre Funktion. Vordächer schützen hauptsächlich vor Regen im Eingangsbereich des Hauses, jedoch auch vor Sonneneinstrah­lung (vgl. (Compagno 1995)). Ebenfalls spenden Balkone in einer bestimmten Bauweise der darunter liegenden Fassade mit ggf. Fenstern Schatten. Die Balkone müssen dabei in den Maßen gebaut werden, dass sie den zu schützenden Bereich, bei der für die Region typi­schen Sonneneinstrahlung, gut abdecken. Dies möchte ich an einem kurzen Beispiel erklä­ren. In der unten aufgeführten Skizze (Abb. 4) ist ein Haus mit einem Fenster unverhältnis­mäßig gezeichnet. Nehmen wir an der Bauherr wünscht sich, dass bei einemSonneneins- trahlungswinkel am Mittag von über 50° das Fenster komplett vor direkter Einstrahlung ge­schützt ist. Auf diese Forderung möchte der Architekt in Verbindung mit einem Balkon im darüberliegenden Stockwerk eingehen. Der Balkon liegt somit 3 Meter oberhalb der unteren Fensterkante. Es wird davon ausgegangen, dass die dargestellte Hauswand in Richtung Süden gerichtet ist und es soll nun berechnet werden, wie breit der Balkon sein muss. Die graue Färbung kennzeichnet den gewünschten Schattenbereich. Da die Hauswand 90° zur Erdoberfläche steht, kann man berechnen, dass der Winkel zwischen Hauswand und Son­neneinstrahlung 40° beträgt (90°-50°=40°). Jetzt kann mit der umgestellten Tangens­Winkelfunktion ( tan()*Ankathete=Gegenkathete ) die Breite von rund 2,52m berechnet wer­den ( tan(40)*3=2,5173 ). Somit könnte in diesem Fall ein Balkon mit der Breite von 2,52m das darunterliegende Fenster beschatten und gleichzeitig seiner eigentlichen Funktion als Balkon dienen.

4.2 Nutzung der Luft

Auch das Ableiten der Luft in den Zwischenräumen der Fensterschichten ist möglich. Im Sommer kann zu warme, überschüssige Luft durch Luftschächte nach draußen abgeführt werden. Dafür kann die Auftriebskraft der Luft genutzt werden, wobei der Zwischenraum des Glases oberhalb und unterhalb direkt mit der Umgebungsluft verbunden ist. Die warme Luft steigt auf und wird in der oberen Öffnung nach draußen geleitet. Dadurch strömt in der unte­ren Öffnung kältere Luft hinein. Der Effekt wird umso größer, je größer der Druckunterschied der Öffnungen ist. Diesen kann man zum Beispiel erhöhen in dem man die Windenergie nutzt. Der Wind trifft auf eine Seite des Hauses und erzeugt dort durch seinen Stau einen höheren Druck, als auf der gegenüberliegenden Seite.

Im Winter hingegen kann an sonnigen Tagen ein Teil der leicht erwärmten Luft in der Glas­fassade der Südseite durch Luftschächte zur Nordseite geleitet werden, da dies die Schat­tenseite des Gebäudes ist, und wird dort ebenso als Wärmespeicher bzw. -puffer genutzt.

Eine große Herausforderung im Gebäudebau ist meist die Energiespeicherung. Eine Varian­te sind Luftkollektoren, welche das gleiche Prinzip von Wasserkollektoren nutzen, nur als Speichermedium Luft nutzen. Die Luft in den Kollektoren, welche meist auf dem Dach liegen, wird durch Sonnenstrahlung erwärmt und anschließend zur Raumbelüftung genutzt. Dadurch können Räume laut dem Anbieter SolarVenti® belüftet, entfeuchtet und erwärmt werden (vgl. (SolarVenti® kein Datum)).

4.3 Natürliche Wärmeregulierung in den Jahreszeiten

Mike Davies veröffentlichte 1981 seinen Vorschlag für die polyvalente Wand. Die Idee war, eine Glasfassade zu errichten, welche alle Funktionen beinhaltet. So zum Beispiel im Som­mer als Sonnenschutz dient und im Winter die Wärme isoliert. Dies geschieht durch mehrere Funktionsschichten im Glas (siehe 2.3).

Es gibt äußerst viele Alternativen zur technischen Wärmeregulation. Diese Aufgabe können auch zum Teil natürliche Erscheinungen erfüllen. So können Bäume direkt vor der Fassade im Sommer als natürlicher Schattenspender fungieren. Damit wird die Fassade und der Innenraum weniger schnell aufgeheizt und bietet zudem noch einen Sichtschutz. Zum Winter verlieren die Bäume ihre Blätter und lassen somit in der kalten Jahreszeit mehr Sonnenlicht auf das Haus einstrahlen (vgl. (Compagno 1995)).

Auch Wintergärten, die direkt an das Haus anschließen, bieten vor allem dem angrenzenden Raum einen Schutz vor der kalten Umgebungstemperatur. Wenn diese unbeheizt sind funk­tionieren sie wie Wärmepuffer und verhindern den direkten Kontakt der Umwelt mit dem anschließenden Innenraum des Hauses.

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Details

• Publication Year: 2018
• Pages: 26
• Catalog Number: V1322839
• ISBN (eBook): 9783346805683
• Language: German
• Tags: maßnahmen besonderheiten glasfassaden