Das Nichts im Isolierglas

Große Fassaden ganz aus transparentem Glas verbrauchen viel Energie für Heizung und Klimaanlagen.

© pexels | Jeffrey Czum

Dortmund. Die französische Regierung verkündet, sieben Milliarden Euro aus ihrem Corona-Rettungspaket allein für die energetische Sanierung ihrer Staatsgebäude zu spendieren. Das deutsche Wirtschaftsministerium fördert mit über 17 Milliarden Euro Maßnahmen für mehr Energieeffizienz in Privathaushalten, Unternehmen und Kommunen. Doch ob als Hilfe in der Pandemiezeit oder gegen den Klimawandel: Ohne forcierte energetische Gebäudesanierungen werden die Ziele des Klimaschutzplans 2050 nicht erreicht werden. Sanierung der Gebäudeteile ist klimarelevant.

Der Ist-Zustand

Schätzungsweise mehr als eine Million Wohn-, Geschäfts- und öffentliche Gebäude sind in Deutschland nicht oder unzureichend gedämmt. Den größten Klimarucksack eines Gebäudes tragen Heizung, Warmwasser und Klimatisierung. Bis zu 40 Prozent der Energie verbraucht in Deutschland der umbaute Raum schon allein für ein Klima zum Wohlfühlen seiner Bewohner im Innern. Luis Enrique Ocanto Arciniegas erforscht im Projekt VG-Wall (VG = Vakuumglas), wie die Energie effizienter und damit verantwortungsvoller genutzt werden kann, ohne dass die Bewohner Abstriche beim Wohlfühlklima machen müssen. Ocanto ist Vertretungsprofessor an der Fachhochschule Dortmund zu moderner Baustofftechnologie am Fachbereich Architektur. Die großflächig verglasten Außenwände vieler Bankgebäude, Versicherungen, Kaufhäuser oder auch Hochschulen stehen im Zentrum seiner Forschung.

Umgang mit bestehenden Glasfassaden

Ältere Gebäude suggerieren Transparenz mit Fassaden aus Glasbausteinen, transluzenten Strukturglasscheiben oder Lichtbeton, wie sie in den 1970er- und 1980er-Jahren chic waren. Ein Beispiel findet sich auch im Mathematikturm auf dem Campus der TU Dortmund. Der Schwachpunkt bei einfachen Glasfassaden ist, dass sie die Wärme nicht richtig gut dämmen und daher besser in den nächsten Jahren energieeffizient saniert werden sollten. Aber einfach abreißen und beispielsweise durch dicke Wände ersetzen ist keine Option für Ocanto, der die gestalterische Aufgabe der lichtdurchlässigen Bauteile erhalten will. Auch für Neubauten hat er eine bessere Idee: eine Kombination mit Vakuumisolierglas, das dünn und leicht ist und noch besser als übliches Isolierglas die Wärme zurückhält. Das Interesse von Unternehmen an dieser innovativen Lösung ist groß. Das zeigt allein schon die Liste der vielen Kooperationspartner in dem Projekt VG-Wall: Dow Deutschland, Lucem, Raico, Magna Glaskeramik und Fuchs Design.

Glas und Glas gesellt sich gern

Bislang haben sich dick eingepackte Wände oder 3-fach-Isolierglas durchgesetzt, wenn Häuser energetisch verbessert werden. Doch damit wird es auch im Gebäude dunkler. Ocanto geht mit einer anderen Sichtweise an diese Herausforderung: „Ich habe eigentlich als Erstes eine Vision im Kopf, die Träume zulässt von lichtdurchfluteten Räumen, und erst dann kommt die technische Lösung.“ Der Architekturprofessor Ocanto arbeitet an einer Variante, in der so viel natürliches Licht wie möglich zum Komfort der Menschen beiträgt oder, besser noch, sogar das künstliche Licht ersetzt und einspart.

Das Nichts im Glas promoten

Doch was ist der Unterschied zwischen Isolierglas und Vakuumisolierglas? Schaut man aus einem Gebäude nach draußen, blickt man meist durch ein lichtdurchlässiges Isolierglas. Den größten Anteil am Wärmeschutz macht zwar eine Low-E- Beschichtung aus. Aber zu einem Drittel ist die Art der Gasfüllung dafür verantwortlich. Meist ist es das Edelgas Argon, das unsichtbar zwischen zwei Glasscheiben lagert und den Wärmeverlust zusätzlich minimieren soll. Besonders im Winter, wenn sich das Glas infolge der Heizungsluft schön er wärmt, geht einiges an Wärme über die Außenseite verloren. Zwar ist Edelgas immer noch besser als eine Füllung mit Luft, aber dennoch nehmen auch die Argon-Gasatome im Zwischenraum des Isolierglases die Wärme von der einen warmen Glasscheibe quasi huckepack und geben sie an die kalte Außenscheibe weiter, wo die Energie dann nach draußen entschwindet. Besser wäre es, wenn sich so gut wie gar kein Gas im Isolierglas befindet, das die Wärme wegtransportiert, wie es im Vakuumisolierglas (VIG) der Fall ist.

Nutzung

Eigentlich ist das Vakuumglas als Technologie der 1980-er Jahre eine alte Idee. Das visionäre Produkt wird heutzutage eher in China und Japan verwendet. In den USA wird Vakuumglas hauptsächlich eingesetzt, um klimatisierte kühle Luft im Raum zu halten. Obwohl das Vakuumisolierglas deutlich besser isoliert, hat sich in Deutschland das mit Edelgas gefüllte 3-fach-Isolierglas durchgesetzt.

„Wer denkt: Luft oder Gas, das ist doch eigentlich nichts, sollte daran denken, dass Luft nicht nur Wärme transportieren kann, sondern zum Beispiel auch Krankheitserreger wie etwa Coronaviren“, erläutert Ocanto. Es gebe darüber hinaus auch einen Trend, die Fassadenflächen zu nutzen, um Wärme- oder Sonnenenergie einzufangen. Doch wenn dem Glaselement ein Fotovoltaik-Modul vorgehängt wird, dann ist es dahinter nicht nur dunkler, auch die Wärme-dämmung ist nicht besser geworden.

Besser als Isolierglas

In Deutschland wird es wohl noch zehn bis 20 Jahre dauern, bis VIG auch hier markt- und serienreif sind. So lange will Ocanto nicht warten. Denn die Vorteile des Glases machen es ideal für die Sanierung. Der Ug-Wert zeigt die Güte der Wärmedämmung eines Isolierglases an: Er gibt an, wie viel Wärme durch ein Bauelement wie ein Fenster hindurch strömt. Je kleiner er ist, desto besser die Energieeffizienz. Ist es draußen 10 Kelvin kälter als drinnen, gehen je Quadratmeter Fensterfläche 10 Watt verloren, wenn der Ug = 1 ist. Hatten die Einfachfenster früher noch einen Wert von fast 6, so punkten die heutigen Isolierglasscheiben mit Edelgasfüllung und einer Wärmeschutzschicht schon mit 1,3. Doch die Werte können noch besser sein: Dreifach-Verglasung hat schon einen Ug-Wert von 0,7 W/(m²K), aber dafür ist sie auch so dick, wie ein Streichholzschächtelchen breit ist, und sehr schwer. Das Vakuumisolierglas, das Ocanto verwenden will, hat einen noch besseren Ug-Wert: 0,42. Das macht seine größte Stärke aus, es ist mehr als ein Drittel dünner, lässt daher mehr Licht durch und ist wesentlich leichter. Viele Gründe für Professor Ocanto, das Nichts im Zwischenraum zu promoten. Denn weil es so dünn und leicht ist, sind schichtweise modular aufgebaute FassadenSysteme mit sehr gutem Wärmeschutz möglich. Verschiedene Materialien können mit VIG kombiniert werden. Den Wärmeschutz übernimmt VIG dabei, ohne groß aufzutragen.

„Steine“ aus Glas

Gleich vier Geschosse hoch prägen die farbigen Glasbausteine am Bau gegenüber vom Potsdamer Platz das Stadtbild im sogenannten Gleisdreieck von Berlin. Diese „Steine“ aus Glas werden heutzutage nicht nur in Treppenaufgängen eingesetzt, sondern zunehmend in Außenfassaden. Um nur das Licht durchzulassen und die Wärme noch besser einzusperren, will Ocanto diese Steine mit dünnem Vakuumisolierglas als durchsichtigem Wärmeschutzschild ergänzen. Doch nicht nur Glasbausteine können optimiert werden, auch der Einsatz von Lichtbeton. „Ich mache es zu einem Erlebnis, Licht von außen nach innen dringen zu lassen.“ Ocantos Vision ist ein Studienhaus, für das er schwenkbare Wände aus Lichtbeton mit Vakuumglasdämmung vorgesehen hat. Im Winter speichern sie die Wärme wie ein Kollektor, und wenn sie im Sommer zu warm werden, können sie einfach gedreht werden. Eine größere Herausforderung sind die Hybridaufbauten an herkömmlichen Pfosten-Riegel-Konstruktionen. Aber auch hier hat Professor Ocanto Ideen erforscht, wie der Bestand ein Retrofit erhalten oder ein entsprechender Neubau aussehen kann.

Einer der Meilensteine im Projekt VG-Wall ist ein Prototyp, den Luis Ocanto zusammen mit dem Lichtbetonhersteller Raico zusammenstellt. Um den Beweis anzutreten, dass es damit auch klappt, kommt der Verbund dann in eine Klimakammer und wird auf Herz und Energieeffizienz geprüft. Und wenn in einigen Jahrzehnten die mit Vakuumglas isolierten Fassaden doch einmal erneuert und verschrottet werden müssen, spielen sie einen weiteren Vorteil
aus. Im Gegensatz zu Verbundglas kann Vakuumisolierglas einfacher recycelt und zu neuem Glas werden. Ein wichtiger Punkt, denn derzeit werden nur sechs Prozent des Abfalls aus der Baubranche recycelt.
(Autorin: Katja Engel)

Originalmeldung:
Link (PDF)