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Von Bruce Lang
Kanadas Klima ist eines der vielfältigsten der Welt. Es variiert je nach geografischer Lage und reicht von langen, kalten Wintern und sonnenlosen Tagen im hohen Norden über vier ausgeprägte Jahreszeiten entlang der US-Grenze bis hin zu typisch milden Wintern im Lower Mainland von B.C.. Die Temperaturen können im Sommer auf über 40 °C steigen und im Winter auf unter -50 °C fallen. Diese unterschiedlichen und extremen klimatischen Bedingungen können erhebliche Auswirkungen auf die Gestaltung von Gewerbegebäuden haben, insbesondere wenn es um Energieeffizienz, Wohlbefinden und Produktivität der Bewohner geht.

Die Gebäudehülle – Dach, Wände und Fenster – bildet die Schnittstelle zwischen dem Gebäude und seiner Umgebung und ist die erste Verteidigungslinie eines Gebäudes gegen die Elemente. Die Gestaltung der Gebäudehülle und die Wahl der Produkte haben einen erheblichen Einfluss auf die Energieeffizienz und das Wohlbefinden der Bewohner. Gut isolierte Massivwände haben bei der Planung von Gebäuden für kalte Klimazonen in der Regel Priorität, bieten aber nicht die ästhetische Anziehungskraft und den natürlichen Tageslichteinfall von Glas. Was wäre, wenn Glas eine ähnliche Isolierung und Energieeffizienz bieten könnte, wie sie von Wänden verlangt wird?

Das Geheimnis um Hochleistungsglas
Das bestgehütete Geheimnis um die Verbesserung der Energieeffizienz von Geschäftsgebäuden ist Hochleistungsglas. Der prozentuale Anteil von Glas an der Gebäudehülle nimmt zu, da Architekten die ästhetische Wirkung und die Vorteile der Tageslichtnutzung nutzen wollen. Ein Großteil dieses Anstiegs wurde durch die Fortschritte in der Low-E-Beschichtungstechnologie in den letzten zwei Jahrzehnten ermöglicht.

Im Vergleich zu isolierten Wänden und Decken sind typische Fenster jedoch ein ernsthafter Energieverlierer. Die Isolierung wird anhand des Wärmedurchlasswiderstands oder R-Werts gemessen – je höher der R-Wert, desto besser die Isolierleistung. Wände mit einer Dämmleistung von R-30 (d. h. RSI-5,3) gelten heute für die meisten kanadischen Gebäude als normal, während die Dämmleistung von Fenstern in der Regel bei nur R-4 (d. h. RSI-0,7) liegt. Warum sollte man sich mit R-4-Fenstern in Häusern und Gebäuden mit R-30-isolierten Wänden zufrieden geben? Diese doppelte Norm zur Energieeinsparung besteht, weil es einfacher ist, eine Wand zu sein als ein Fenster. Wände müssen nur gut dämmen, während Fenster viel mehr tun müssen.

Fenster (insbesondere Fensterglas) müssen:

• transparent und farblos sein;
• natürliches Tageslicht durchlassen;
• unerwünschte Sonnenenergie reflektieren;
• die ultraviolette Strahlung (UV) verringern, die das Ausbleichen von Materialien und Möbeln verursacht;
• die Schallübertragung reduzieren; und
• gegen Wärmeverluste isolieren – besonders in den kalten Wintermonaten.

Außerdem müssen viele Fenster geöffnet werden, um in Notfällen die Belüftung und den Austritt zu ermöglichen. Da die Fenster bis zu 30 % des Wärmeverlustes herkömmlicher Gebäude und Wohnungen ausmachen, sind sie eine niedrig hängende Frucht, die einen dramatischen – und unmittelbaren – Einfluss auf die Energieeffizienz haben kann.

Eine radikale Lösung könnte darin bestehen, viele der vorhandenen Fenster zu verschalen. Dadurch könnte zwar Energie gespart werden, doch wird dadurch der Einfall von natürlichem Licht in ein Gebäude behindert. Zu den zunehmend anerkannten Vorteilen des Tageslichteinfalls gehören:

• verringerter Einsatz von Kunstlicht;
• erhöhte Gesundheit und Wohlbefinden der Gebäudenutzer;
• verbesserte passive Solarheizung durch nach Süden ausgerichtetes Glas im Winter; und
• verbesserter Wiederverkaufswert von Immobilien.

Es gibt eindeutig einen Anreiz, die Leistung der Fenster zu verbessern. Einfach nur die Größe und Anzahl der Fenster zu verringern, ist nicht machbar, vor allem nicht im kalten kanadischen Klima, wo der „Hüttenkoller“ eine Realität sein kann.

Hochleistungsglasoptionen
Da Glas das Herzstück eines Fensters ist, sollten Planer über Hochleistungsoptionen Bescheid wissen. Einscheibenglas hält zwar die Witterung ab, aber es isoliert kaum gegen Wärmeverluste oder reflektiert die Sonnenwärme – seine Leistung liegt bei etwa R-1 (d. h. RSI-0,18). Der Luftraum im Inneren von Zweischeiben-Isolierglas (d. h. zwei Glasscheiben mit einer Low-E-Beschichtung, die durch einen versiegelten Luftraum getrennt sind), insbesondere wenn es mit einem Edelgas wie Argon gefüllt ist, verbessert die Isolierung, und die Beschichtung reflektiert die Sonnenwärme – die maximale Leistung liegt bei etwa R-4.

Da die Beschichtungstechnologie mit einem Emissionsgrad von nur 0,003 inzwischen praktische Grenzen erreicht hat, kann man sich leider nicht mehr auf bessere Low-E-Beschichtungen verlassen, um die Leistung von Glas zu verbessern, wie es in den letzten zwei Jahrzehnten der Fall war. Um die Leistungsgrenze des Glases zu durchbrechen, muss man nun von Beschichtungen zu „Hohlräumen“ übergehen, d. h. zu wärmehemmenden Lufträumen innerhalb einer Isolierglaseinheit (IG). Im Gegensatz zum Zweischeiben-Isolierglas (das auf einen einzigen Hohlraum beschränkt ist) nutzt das Mehrscheiben-Isolierglas mehrere isolierende Lufträume, um eine neue Stufe der Energieeffizienz zu erreichen.

Dreifach-Isolierglas
Dreifach-Isolierglas besteht aus drei Glasscheiben und zwei Low-E-Beschichtungen, die durch zwei Lufträume getrennt sind. Es verbessert die Isolierleistung auf bis zu R-10 (d. h. RSI-1,8) – mit Kryptongasfüllung. Die schlechte Nachricht ist, dass Dreifachglas 50 Prozent schwerer ist als Zweifachglas, was eine stärkere Fensterumrahmung erfordert und eine erhebliche zusätzliche strukturelle Belastung für das Gebäude darstellt. Außerdem ist es schwieriger zu handhaben und einzubauen.

Isolierglas mit hängender Folie
Isolierglas mit hängender Folie besteht aus einer beschichteten Folie, die zwischen zwei Glasscheiben aufgehängt ist. Es verbessert die Isolierleistung auf bis zu R-20 (d.h. RSI-3,5) – mit Kryptongas und drei aufgehängten Folien – bei gleichem Gewicht wie Zweischeibenglas. Bis zu drei beschichtete Folien können im Inneren der Einheit aufgehängt werden, um bis zu vier isolierende Hohlräume zu schaffen. Durch die Zugabe eines wärmeisolierenden Gases in die inneren Hohlräume kann in der Mitte des Glases eine Isolierleistung von bis zu R-10 (mit Argon) und R-20 (mit Krypton) erreicht werden, wie in Abbildung 1 dargestellt.

Hochisolierendes Glas übertrifft
Isolierglas mit aufgehängter Folie verwendet mehrere Folien, um eine Isolierleistung von mindestens R-8 (d. h. RSI-1,4) und einen mäßigen solaren Wärmegewinn zu erreichen. Fenster mit Isolierglas in Hängeverglasung können in der Tat energieeffizienter sein als isolierte Wände, wenn zusätzlich zu den Isoliereigenschaften des Glases auch der passive Sonnengewinn durch Tageslicht berücksichtigt wird. Im Gegensatz zu Wänden kann Isolierglas mit aufgehängter Folie einen Netto-Energiegewinn erzielen, indem es mehr Sonnenwärme aufnimmt als durch Wärmeleitung verloren geht. An diesem Punkt ist ein Glassystem in der Lage, die umgebende Wand zu übertreffen.

Zum Beispiel kann, wie oben erwähnt, Isolierglas mit aufgehängter Folie eine Leistung von bis zu R-20 erreichen. Zu diesem Zeitpunkt stoppt das Glas 95 Prozent des potenziellen Wärmeverlusts (U-Faktor 0,05). Das bedeutet, dass der Unterschied im Wärmeverlust zwischen R-20-Glas und einer R-30-Wand weniger als zwei Prozent beträgt. Wenn man bedenkt, dass es in einem 24-Stunden- und 365-Tage-Zyklus auch Sonneneinstrahlung gibt, kann der passive Gewinn des Verglasungssystems letztendlich den Wärmeverlust ausgleichen. Das bedeutet, dass eine R-20-Glaseinheit trotz ihres niedrigeren R-Werts eine R-30-Wand übertreffen kann.

Zusätzliche Vorteile von Isolierglas mit aufgehängter Folie
Das Mehrkammer-Isolierglas mit aufgehängter Folie nutzt die Vorteile der auf Folie und Glas basierenden Technologie, um eine leichte IG-Einheit zu schaffen. Low-e-beschichtetes Glas wird verwendet, um den solaren Wärmegewinn zu minimieren, während die aufgehängte beschichtete Folie verwendet wird, um die Isolierleistung zu maximieren, die UV-Strahlung zu blockieren, den Lärm zu reduzieren und den Komfort der Bewohner effektiver zu erhöhen als beschichtetes Glas allein.

Es können jedoch zusätzliche Vorteile erzielt werden, wenn die höhere Leistung von Isolierglas mit aufgehängter Folie als Teil eines ganzheitlichen Ansatzes zur Optimierung der Gesamtleistung und der Kosten des Gebäudes betrachtet wird. So erfordert ein Gebäude, das mit Glas mit geringerer Leistung konzipiert wurde, wahrscheinlich zusätzliche Systeme, wie z. B. eine Umfassungsheizung und ein größeres HLK-System. Bei einer dichten“ Gebäudehülle kann jedoch auf die Beheizung verzichtet und das HLK-System verkleinert werden. Dies senkt nicht nur den Anschaffungspreis des Gebäudes, sondern auch die jährlichen Betriebskosten.

Glas, das wie eine Wand dämmt
In Zeiten von R-30-Wänden war Glas das „schwache Glied“ der Gebäudehülle in Sachen Energieeffizienz. Dies ist jedoch nicht mehr der Fall. Es ist wichtig, dass die Planer wissen, dass die Leistungsbeschränkung von Zweifachglas oder die Gewichtsbeschränkung von Dreifachglas nicht mehr akzeptiert werden muss.

Superior-Multi-Cavity-Lösungen, die eine schwebende beschichtete Folie enthalten, haben die Regeln geändert und können eine Glasleistung von bis zu R-20 ohne zusätzliches strukturelles Gewicht erreichen. Planer haben die Möglichkeit, mit diesen Mehrkammerlösungen nicht nur die Energieeinsparungen drastisch zu erhöhen, sondern auch die Gesamtkosten zu senken, indem sie die höhere Leistung dieses Glases nutzen, um andere Gebäudesysteme zu eliminieren oder zu verkleinern. Mit anderen Worten: Planer müssen bei der Isolierung nicht mehr an Wände denken – sie können an Fenster denken.

Bruce Lang ist Vizepräsident für Marketing und Geschäftsentwicklung bei Southwall Technologies, einem Anbieter von Hochleistungsfolien und Glasprodukten. Er ist außerdem Präsident von Southwall Insulating Glass, einem Unternehmen, das energieeffizientes Isolierglas mit Hängefolien herstellt. Lang hat einen Bachelor of Science in Elektrotechnik von der Stanford University und einen Master-Abschluss in Betriebswirtschaft von der Santa Clara University in Kalifornien. Sie erreichen ihn per E-Mail unter [email protected].