Trend zu überschweren Fensterflügeln ist schwer zu brechen

Fenstertechniker tüfteln an Kühlkonzepten

Philipp Molter hat ein autoreaktives Lüftungssystem entwickelt. © Andreas Heddergott/TU München

Die Entwickler von Fenster- und Glasfassadentechnik kämpfen vor allem mit zwei Problemen: dem großen Kühlungsaufwand bei Glasfassaden und dem zunehmenden Gewicht von Fensterflügeln. Für beides gibt es Lösungsansätze, die jedoch jeweils ihre Tücken haben.

Der sommerlichen Überhitzung begegnet man zurzeit üblicherweise mit Sonnenschutzlamellen oder -rollos. Zum Schutz vor Wind braucht es allerdings eine weitere, vorgelagerte Glasscheibe. Gängig sind zum Abführen der Wärme Lüftungsschlitze, durch die aber auch Schmutz eindringt. Im Winter zieht durch solche Schlitze außerdem die kalte Umgebungsluft in den Zwischenraum, was im Gebäude durch Heizen ausgeglichen werden muss. Regelbare Lüftungsschlitze, die man mit Hilfe von Sensorik und vieler kleiner Elektromotoren bei Kälte schließen kann, sind aufwendig und haben sich kaum durchgesetzt.

Ein Trend, der laut Ulrich Sieberath, dem Leiter des Instituts für Fenstertechnik (ift Rosenheim), derzeit erkennbar ist, ist eine abgedichtete Variante: "Closed Cavity Fassades" (CCF). Der Raum zwischen den Glasfronten ist hier versiegelt und damit gegen Verschmutzung gefeit – muss aber, damit die äußere Scheibe nicht beschlägt, über ein aufwendiges Röhrensystem ständig mit entfeuchteter Luft versorgt werden. Der Luftraum zwischen den Scheiben heizt sich zudem im Sommer stark auf und gibt dann doch erheblich Wärme nach innen ab. Außerdem haben CCF den Nachteil, dass alle Fassadenelemente mit einem Zentralrechner verbunden sein müssen, der die Luftzufuhr regelt; und die Technik ist wartungsaufwendig.

Lüften wie im Gewächshaus

Eine Forschungsgruppe an der TU München um den Architekten Philipp Molter hat deshalb eine andere Konstruktion entwickelt: ein "autoreaktives" Lüftungssystem. Das Prinzip ist von Gewächshäusern her bekannt, bei denen sogenannte Thermozylinder Lüftungsschlitze öffen und schließen. Diese Zylinder sind mit einem Wachs-Öl-Gemisch gefüllt, das sich ab einer festgelegten Temperatur – zum Beispiel 23 Grad Celsius – ausdehnt. An ihnen ist bei Molters Konstruktion die vorgelagerte Glasscheibe befestigt, die selbsttätig bei Überschreiten der 23-Grad-Grenze von den Zylindern um fünf Zentimeter nach außen gedrückt wird.

So muss im Sommer weniger gekühlt, im Winter weniger geheizt werden. Simulationen der Münchner Forscher zufolge soll ein solches System gegenüber den anderen Varianten "bis zu 50 Prozent" der Kühlungs- und Heizenergie einsparen. Es ist, sagt Philipp Molter, sowohl bei Festverglasungen als auch bei Fenstern mit beweglichem Flügel anwendbar. Die Installationskosten lägen um 15 bis 20 Prozent niedriger als bei CCF.

Schon vor Jahren wurde eine Technik entwickelt, die sogar ganz ohne bewegliche Teile auskommt: "schaltbare" Verglasungen. Dabei kann die Tönung einer Scheibe zum Beispiel durch das Anlegen einer elektrischen Spannung (Elektrochromie) verändert werden, was ebenfalls große Fensterflächen ohne sommerliche Überhitzung möglich machen würde. Wolfgang Graf, der beim Fraunhofer ISE in Freiburg eine Forschungsgruppe für funktionelle Beschichtungen von Glas und Folien in Gebäuden leitet, hält schaltbare Fenster für eine "energetisch und ästhetisch wünschenswerte Entwicklung". Es gebe "mehrere Hersteller, die die Produkte aber nicht so richtig in den Markt bekommen."

Der Hauptgrund ist das Gewährleistungsrisiko: branchenübliche Lieferverträge sehen in der Regel vor, dass der Lieferant zehn Jahre lang für Ersatz sorgen muss, wenn Elemente ausfallen. Entweder müsste der Hersteller so lange alles für ein Nachproduzieren bereithalten – auch wenn das Ganze am Markt nicht den erhofften Erfolg hätte –, oder eine großzügig bemessene Menge im Lager vorhalten.

Einen Temperaturbereich leasen

Eine Lösung für dieses Problem sieht Philipp Molter in einem neuen Vertragsmodell, das an der TU Delft in den Niederlanden entwickelt wird: die Leasingfassade. Der Bauherr kauft oder least nicht eine Bauart oder Funktionsweise, sondern, dass es nicht zu warm und nicht zu kalt wird. Die technischen Mittel dafür könnten dann jeweils dem Stand der Technik angepasst werden. Zudem sei international absehbar, dass in einigen Jahren der Sonnenschutz bei Gebäuden vorgeschrieben werde. Spätestens dann werde sowohl das autoreaktive Lüftungssystem als auch die schaltbare Verglasung in den Markt kommen.

Im Zwischenraum zwischen der äußeren Scheibe und der eigentlichen inneren Verglasung lassen sich auch Flächen unterbringen, auf denen man Reproduktionen, Filme oder Werbung ablaufen lassen kann, zum Beispiel als Projektion auf Jalousien. Schon heute, sagt Wolfgang Graf, sei auf dem Objektmarkt – also wenn man ein Hochhaus oder ein anderes besonderes Objekt ausstattet – "in Städten wie Peking, Schanghai, Hongkong, aber auch hierzulande sehr vieles zu sehen“.

Christina Hildebrandt, Teamleiterin in Grafs Forschungsgruppe: "Die Preise für so etwas sind bisher sehr hoch, auch weil man bei jeder Fassade andere Maße hat." Leichter durchsetzen werde sich LED-Folie, weil Leuchtdioden keine beweglichen Teile mehr enthielten und auch einfach installiert werden könnten. "Da gibt es mittlerweile schöne Sachen mit einer vernünftigen Auflösung von weniger als einem Millimeter, auch von deutschen Firmen."

Trend zu überschweren Fensterflügeln schwer zu brechen

Das andere große Problem sind überschwere Fensterflügel. Anforderungen von Wärmedämmung, Schallschutz und Einbruchsicherung sowie die Vorliebe vieler Architekten und Bauherren für große Glasflächen lassen Fenster immer größer, dicker und schwerer werden. 200 Kilogramm Gewicht pro Flügel und mehr sind inzwischen keine Seltenheit und lassen die Montage zur Tortur werden.

Um diesen Trend zu brechen, plädierte ift-Institutsleiter Ulrich Sieberath vor kurzem unter anderem für die Dünnglastechnologie mit gehärteten dünnen Scheiben. Wolfgang Graf verweist allerdings auf die Bruchgefahr: "Wenn die konstruktiven Probleme gelöst wären, Dünnglas im Scheibenzwischenraum einzusetzen, ohne dass dieses bricht, dann sähe ich darin eine Möglichkeit."

Auch zu Konstruktionen mit Kunststoff-Folien im Scheibenzwischenraum, die Sieberath am Rande einer Tagung in Berlin ins Gespräch gebracht hatte, äußert sich Graf skeptisch. Die mittlere Scheibe durch Folie zu ersetzen, das kenne man seit über 20 Jahren. In den USA sei das ein Produkt der Firma Southwall, bei dem eine preiswerte Folie mit Low-e-Beschichtung versehen (verringert die Wärmeabstrahlung) und im Scheibenzwischenraum montiert werde. "Problematisch dabei ist die Durchsicht durch Folie und Glas, vor allem nach mehreren Jahren im Einsatz. Es gibt Firmen, die das auch auf dem deutschen Markt anbieten, aber eben mit wenig Erfolg", sagt Graf. von Alexander Morhart

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