Forum zeigt Projekte und Forschungsbedarf

Membrandächer überzeugen mit Lichtdurchlass

Membrandächer lassen Licht durch. © P. Grund-Ludwig

Konstruktionen aus Membrangeweben bieten in der Architektur Vorteile: Sie sind leicht und ermöglichen mehr Formenfreiheit als viele andere Materalien. Außerdem sind sie sehr lichtdurchlässig. Ein Forum der Hochschule für Technik Stuttgart (HTS) und des Bayerischen Zentrums für angewandte Energieforschung (ZAE) stellte Ideen und Projekte vor und diskutierte offene Fragen.

Verwendet werden für den Membranbau meist EFTE-Folien aus Polymeren, die relativ lichtbeständig und wetterfest sind. Diese können Beschichtungen erhalten, zum Beispiel low-E-Beschichtung zur Minimierung der Energieverluste, organische Solarzellen oder schaltbare elektrochrome Elemente. Häufig finden sie auch Verwendung in Verbundmaterialien.

Einer der wichtigen Vorteile ist die hohe Lichtdurchlässigkeit des Materials. Es ist damit besonders für Büros und Verwaltungsgebäude geeignet, in denen Beleuchtung eine große Rolle spielt. Energieeinsparungen von bis zu 30 Prozent gegenüber einem opaken Dach seien möglich, berichtete Swen Brodkorb vom Architekturbüro fab aus konkreten Projekten.

Es gibt jedoch auch einige Punkte, die Membranarchitektur schwieriger machen können. So ist eine sorgfältige Vorplanung erforderlich, da eine Vorfertigung der Bauteile erfolgt. Änderungen und Anpassungen am Bau sind schwierig. Auch sommerlicher Wärmeschutz und Wärmedämmung sind Punkte, bei denen noch Forschungsbedarf besteht. Außerdem ist Tauwasser ein Thema, das sorgfältige Planung notwendig macht.

Gerade abgeschlossen wurde ein Projekt mit dem Titel "Funktionalisierte Membrankonstruktionen zur energetischen Sanierung von Gebäuden". Ziel ist es, transluzente, also lichtdurchlässige Wärmedämmung mit verbesserten optischen und thermischen Eigenschaften zu entwickeln mit einem Wärmedurchlass von 0,6 W/m2k und einer Lichttransmission zwischen 0,5 Prozent und 70 Prozent.

"Diese Elemente können sowohl im Dach als auch an der Fassade zum Einsatz kommen", erklärte Jochen Manara vom ZAE. Experimentiert wird dabei auch mit bedruckten schaltbaren Folien, die eine Änderung der Eigenschaften im laufenden Betrieb ermöglichen. Die getesteten Materialien sind Aerogel, Glasgespinst und Waben. Aerogele sind sehr poröse Festkörper, die zu einem großen Teil aus Luft bestehen. Im Moment sind sie noch sehr teuer. Glasgespinst ist ähnlich wie Glaswolle, besteht aber aus feineren und locker verschlungenen Fäden. "Je nach Wahl des Materials lassen sich Wärmedämmung und Lichttransmission einstellen", so Manara.

Ist Dämmung wichtig, können Aerogele ihre Vorteile ausspielen, aber der Preis setzt ihrer Einsetzbarkeit Grenzen. Außerdem sei die Serienproduktion von Platten mit Aerogelgranulat schwierig, so Frank Oswald von der HFT Stuttgart, der unterschiedliche Materialkombinationen untersucht hat. Bei Wabenkonstruktionen sei es wichtig, dass der Wärmestrom quer zur Wabenrichtung läuft. Dann gebe es nur eine geringe Abhängigkeit zwischen Wärmeverlust und Dicke der Platte. Von zentraler Bedeutung für die Funktion als Dämmung sei es außerdem, die Hinterströmung zu vermeiden. "In der Ausführung ist die gleiche Sorgfalt wie bei einer Holzkonstruktion notwendig", betonte er.

Ein limitierender Faktor für den Einsatz von Membrandächern ist auch der Wärmeeintrag. Bei einer Transluzenz von 70 Prozent ist ein Einsatz nur mit Verschattung sinnvoll. Dafür gibt es die Idee, die Folien mit Verschattungen zu versehen, deren Winkel je nach Ausrichtung zur Sonne unterschiedlich ist. Nach Norden hin sollen sie Licht einfallen lassen, zur Südausrichtung hin den Einfall von Wärme abschirmen. Realisierbar ist dies aber im Moment noch nicht, Experimente dazu laufen.

Auch eine Low-E- Beschichtung, die für Glas schon eingesetzt wird, um den Energiefluss zu minimieren ist für Folien denkbar. Erste positive Forschungsergebnisse dazu gibt es, allerdings noch mit einer Beschränkung in der Breite und einer noch nicht ausreichenden Qualität für die industrielle Beschichtung als Rollenware.

Warmdächer lassen sich als gedämmte Dächer mit Membrankonstruktionen derzeit mit einem U-Wert von 1,0 herstellen. "Für die Einhaltung der EnEV ist das schwierig. In der mittelfristigen Zukunft, wenn Energie regenerativ erzeugt wird, kann man aber vielleicht umdenken, wenn Transluzenz genutzt wird, um Energie für Beleuchtung zu sparen", argumentiert Thomas Rampp von LHR Architekten.

Ein Problem, das bei Menbrankonstruktionen auftreten kann, ist Tauwasser. Entscheidend dafür sei, so HFT-Forscher Frank Oswald, die Einbausituation, die müsse man sich genau anschauen und Lösungen finden. Ab 200 Gramm Kondensat pro Quadratmeter Fläche kann es zu Tauwasser am Dach kommen. Swen Brodkorb stellt Messungen an einer Sporthalle in Fürth vor, deren Dach aus einer doppelten Membrankonstruktion besteht. In der Halle selbst haben die Messungen ergeben, dass Tauwasser kein Problem ist. Zwischen den Membranen kann es zu Tauwasser kommen, das jedoch über einen hohen Luftwechsel getrocknet wird. von Pia Grund-Ludwig

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