Mehrscheiben-Isolierglas

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Mehrscheiben-Isolierglas (MIG), auch als Wärmedämmverglasung oder Isolierverglasung bezeichnet, ist ein aus mindestens zwei Glasscheiben zusammengesetztes Bauelement für Fenster und andere Verglasungen. Zwischen den Scheiben befindet sich ein Hohlraum, der gas- und feuchtigkeitsdicht verschlossen ist und der Schall- und Wärmedämmung dient. Vorläufer waren die Doppelverglasung ohne Luftabschluss, das Verbundfenster und die doppelte Einzelverglasung beim Kasten- oder beim Winterfenster.

Aufbau

In den ersten Jahrzehnten seit Aufkommen von Mehrscheiben-Isolierglas (1950er bis 1970er Jahre) hatte die Marke Thermopane im deutschen Sprachraum eine große Verbreitung. Der Name wurde so zum – mittlerweile verblassten – Synonym für Zweischeiben-Isolierglas. Als Produktbezeichnung werden auch die Ausdrücke Klimaschutzglas, Thermoglas oder Wärmeschutzglas verwendet.

Ausdrücke wie Sonnenschutzglas, Sichtschutzglas, Einbruchschutzglas oder Schallschutzglas bezeichnen in der Regel ein Mehrscheiben-Isolierglas mit speziellen zusätzlichen Eigenschaften, auch wenn eine einzelne Flachglaskonstruktion diese ebenfalls haben kann.[1]

Geschichte in der Bundesrepublik Deutschland[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Deutschlandlastige Artikel Dieser Artikel oder Absatz stellt die Situation in Deutschland dar. Hilf mit, die Situation in anderen Staaten zu schildern.

Im Gegensatz zu wärmeren Klimazonen steht in Zentral- und Nordeuropa bei wärmedämmenden Fenstern weniger die Reduzierung der erforderlichen Kühlungsenergie (hohe Betriebskosten von Klimaanlagen), als vielmehr eine wesentliche Einsparung bei der Heizenergie für Gebäude im Vordergrund. Daraus ergeben sich innerhalb Europas regional sehr unterschiedliche Anforderungen, bauliche Richtlinien und Umsetzungen für die Glasaufbauten der Fenster. Von 1950 bis 1978 dominierten in Deutschland einfachverglaste Fenster sowie Kasten- und Verbundfenster mit zwei Einzelscheiben in der Bundesrepublik.[2] Nach Inkrafttreten einer Wärmeschutzverordnung (WSchVO) 1977 war die Verwendung von Einfachverglasung für Wohngebäude bis 1978 gesetzlich zulässig. Ab 1978 kamen verstärkt Isolierglasfenster auf den Markt. (Zweischeiben-) Isolierverglasung wurde typischerweise in der Zeit von 1975 bis 1994 eingebaut.[3] Ab 1995 setzte sich dann das beschichtete Wärmedämmglas (Low-E) und die Befüllung mit thermisch isolierenden Gasen (Argon, Krypton, vereinzelt auch Xenon) als Standard durch. Inzwischen wird für neue Fenster in Deutschland mehrheitlich Dreifach-Wärmedämmglas produziert und eingesetzt, auch Vierfach-Konstruktionen kommen bereits vereinzelt zum Einsatz.

Die auf der harmonisierten Produktnorm DIN EN 1279 basierende europaweite CE-Kennzeichnung von Isolierglas hat 2007 die früher in Deutschland gültige nationale Norm DIN 1286 abgelöst. Die Gütegemeinschaft Mehrscheiben-Isolierglas stellt zusätzliche, über diese Produktnorm hinausgehende Anforderungen an das Mehrscheiben-Isolierglas sowie an die Güte und Eigenschaften der Vorprodukte. Ähnliche Aktivitäten zur Qualitätssicherung gibt es in vielen europäischen Ländern, wobei auf Grund der unterschiedlichen klimatischen Anforderungen an dieses Bauprodukt unter Qualität in der Praxis teilweise sehr unterschiedliche Anforderungen verstanden und umgesetzt werden.

Wirkungsweise und Aufbau[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Dreifach-Isolierverglasungen im Kunststoff- und Holzfensterprofil
Dreifach-Isolierverglasung im Holzfensterrahmen

Die Isolierverglasung ist im Gegensatz zu sonstigen wärmedämmenden Verglasungsarten ein eigenständiges System, das keinen umgebenden Rahmen – in der Regel ein Fensterflügel – benötigt. Erreicht wird dies mittels eines Randverbunds, der die einzelnen Glasscheiben auf Distanz zusammenhält und gleichzeitig den Scheibenzwischenraum hermetisch versiegelt. Luft (Wärmeleitfähigkeit λ = 26 mW/(m·K)) im Scheibenzwischenraum hat seit Jahrzehnten ausgedient, statt dessen ist Argon das hier üblicherweise eingesetzte Gas (λ = 18 mW/(m·K)), seit einigen Jahren häufig auch Krypton (λ = 9,5 mW/(m·K)), das bereits bei deutlich dünneren Isolierglaseinheiten eine beachtliche Wärmedämmung bewirkt, selten auch das teure Xenon (λ = 5,5 mW/(m·K)).

Um die Wärmeleitung einer Isolierglasscheibe zu minimieren, kann bei Luftfüllung der Scheibenzwischenraum bis auf über 20 mm vergrößert werden. Da Gase bei zunehmenden Volumen jedoch Wärmemengen nicht nur durch Wärmeleitung (Konduktion), sondern auch durch Luftzug (Konvektion) übertragen, wird je nach Füllgas ab einem Scheibenabstand von 14 bis 16 mm (Argon) oder bereits bei 10 mm (Krypton) die Wärmedämmung durch das eingeschlossene Gas wieder schlechter. Um dies zu unterbinden, kann eine weitere (dritte) Glasscheibe in das Isolierglas eingebaut werden.

Isolierglas bewirkt einen Treibhauseffekt. Glasscheiben sind für die eintreffende solare Strahlung durchlässiger als für die vom Rauminneren abgegebene Wärmestrahlung. Die Durchlässigkeit für Wärmestrahlung sinkt mit der Anzahl der Glasscheiben und kann durch eine aufgedampfte Metallschicht je Glasscheibe weiter gesenkt werden. Der erreichte positive Effekt verschlechtert zugleich den möglichen solaren Wärmegewinn etwas, da dadurch auch der Energiedurchlassgrad (g-Wert) abnimmt. In Abhängigkeit vom Wärmedämmwert (U-Wert), dem Energiedurchlassgrad und dem solaren Strahlungsangebot (Strahlungsgewinnkoeffizient) kann der Gesamt-Wärmeverlust mit einer Formel berechnet werden. In der Regel ist bei einer günstigen Sonnenlage ein höherer g-Wert (und dafür ein etwas schlechterer und somit höherer U-Wert) besser. Bei geringem Angebot an Wintersonne ist die Bedeutung des U-Wertes weit höher als die des g-Wertes.

Die Wärmeverluste einer Isolierglasscheibe werden hauptsächlich durch folgende Faktoren bestimmt:

  • Anzahl und Dicke der Scheibenzwischenräume und der Art des Füllgases
  • Anzahl der Glasscheiben, sowie die Beschichtung der Glasscheiben zur Verminderung der Verluste durch Wärmestrahlung (die Dicke der Glasscheiben hat keinen Einfluss)
  • Wärmeleitfähigkeit des Randverbundes und der Glashalteleisten (Einbausituation am Scheibenrand; siehe unten)
  • Neigungswinkel der Isolierglasscheibe[4]
  • Solares Strahlungsangebot (Süd- oder Nordausrichtung, Grad der Beschattung, Sonnenscheindauer in der Heizperiode)

Gasfüllung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Im Raum zwischen den einzelnen Scheiben – dem Scheibenzwischenraum (SZR) – befand sich früher einfach möglichst trockene Luft. Seit Jahrzehnten befüllt man den SZR stattdessen mit den besser wärmedämmenden Edelgasen Argon, Krypton, sowie vereinzelt auch Xenon oder Mischungen aus diesen Gasen. Mit Krypton und Xenon liegt das Minimum der Wärmeleitung der Isolierglaseinheit nicht nur deutlich niedriger als bei Luft, sondern wird bereits bei einem deutlich geringeren Scheibenabstand erreicht – ein großer Vorteil besonders bei schweren Drei- oder Mehrfachscheibenaufbauten mit mehr als einer Gasschicht[5], und bei Isolierglaseinheiten, bei denen z.B. aus Denkmalschutzgründen Beschränkungen der Gesamtdicke des Verbundes bestehen. Früher wurde bei Schallschutz-Isolierverglasungen als Füllgas Schwefelhexafluorid (SF6) oder zur kombinierten Schall- und Wärmedämmung ein Mischgas aus Argon und SF6 eingefüllt. SF6 wird aufgrund des sehr hohen Treibhauspotentials in Zentraleuropa nicht mehr verwendet, so dass für diese spezielle Anforderung andere Methoden – wie der Einsatz von Verbundglas – verwendet werden.

Der Gasdruck im Scheibenzwischenraum entspricht im Regelfall dem Luftdruck am Produktionsort der Isolierglasscheibe, kann jedoch durch unterschiedliche Methoden oder mit Hilfsmitteln (Kapillarröhrchen, Miniventile) dem Luftdruck und/oder der Temperatur am späteren Einbauort angepasst werden, um dort Ein- oder Ausbauchungen und entsprechende mechanische Spannungen im Glas zu vermeiden. Der Höhenunterschied zwischen Produktionsort und Einbauort darf dabei jedoch – in Abhängigkeit von der Scheibengröße – bei hermetisch versiegelten Systemen bestimmte Werte nicht überschreiten, da es sonst entweder zum Zeitpunkt der Produktion oder aber am späteren Einbauort zu einer unzulässigen Belastung des Randverbundes oder der Glasscheiben kommt. Bei Höhendifferenzen von mehr als 1000 Metern sind besonders bei Argonfüllungen spezielle Vorkehrungen zu treffen und Dimensionierungsfragen zu prüfen: Je größer der Scheibenzwischenraum, je kleiner die Scheibenformate und je steifer (dicker) die einzelnen Glasscheiben sind, desto ist größer das Risiko, dass die Belastung des Randverbundes dessen Lebensdauer vermindert oder zu Glasbruch führt. Man spricht hier von der Klimalast, die in speziellen Nachweisverfahren berechnet werden kann. Dies betrifft insbesondere die Drei- und Vierfachverglasung, da für die Klimalast die Summe der Scheibenzwischenräume (SZR) maßgebend ist. Für eine übliche Dreifachverglasung mit Argon (SZR = 2 × 12 mm) werden in der Literatur Kantenlängen unter 600 mm als problematisch erachtet, bei einem SZR von 2 × 18 mm läge die Mindestlänge bereits bei 900 mm[6], so dass für kleine, gut isolierende Glaseinheiten mit hoher Klimalast nur noch dünne Scheibeneinheiten mit Kryptonfüllung (SZR = 2 x 8 mm) oder mit einer teuren Xenonfüllung (SZR = 2 x 6 mm) in Frage kommen.

Randverbund[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Abstandhalter: 10/14/20 mm
Abstandhalter

Der Randverbund hat die Aufgabe, die Glasscheiben auf Distanz mechanisch zusammenzuhalten und zu verhindern, dass die Gasfüllung entweicht und statt ihrer Umgebungsluft und Luftfeuchtigkeit eindringen.

Am Beginn der technischen Entwicklung des Zweifach-Isolierglases lötete man einen metallischen Abstandhalter zwischen den beiden Scheiben ein. Eine andere Methode war, den Glasrand zu schmelzen und gleichzeitig zu kröpfen, um auf diese Weise die einzelnen Glasscheiben zu verschweißen. Bekannt waren diese geschweißten Gläser unter den Markennamen Gado und Sedo.

Seit Jahrzehnten ist ein 1959 von Alfred Arnold entwickelter zweistufig geklebter Randverbund üblich. Ein 6 bis 20 mm breites Profil aus Aluminium, Edelstahl oder Kunststoff – der Abstandhalter – ist beidseitig kontinuierlich mit einer klebrigen Schicht Polyisobutylen[7] oder Butylkautschuk[8] versehen. Es verbindet die Scheiben nach starkem Zusammenpressen miteinander und stellt zugleich die wesentliche Dichtungsebene bezüglich Gas und Wasserdampf dar. Nach der Befüllung des Scheibenzwischenraums mit Gas wird die Lücke zwischen dem Umfang des Abstandshalters und den überstehenden Glaskanten mit einer zweiten dauerelastischen Dichtungsebene aus Polyurethan oder speziellen Polysulfiden versehen, die für die mechanische Stabilität des Aufbaus wesentlich ist. Bei Fassadenelementen, die an dieser Stelle UV-Licht ausgesetzt sind, wird Silikon verwendet, das allerdings deutlich gasdurchlässiger ist.

Der Randverbund gewährleistet die Funktion der Isolierglasscheibe langfristig, obwohl eine minimale Diffusion von Gasen und Wasserdampf durch einen geklebten Randverbund nicht völlig vermeidbar ist. Dadurch verschlechtert sich der Wärmedämmwert durch das langsam entweichende Füllgas kontinuierlich, aber nur geringfügig: die bindende Vorgabe für Dichtstoffe liegt bei 90 % Gasfüllung bei maximal einem Prozent Gasverlust pro Jahr. Bei ordnungsgemäß gefertigten und versiegelten Systemen sind in der Praxis jedoch stets deutlich geringere Gasverluste festzustellen, so dass bei Isolierglas von einer Lebensdauer von 20 bis 30 Jahren[9] ausgegangen werden darf, bei nahezu unveränderten Leistungsdaten. Damit die eindringende oder bei der Produktion bereits eingeschlossene Feuchtigkeit nicht als Kondensat im Scheibenzwischenraum anfällt, wird im Abstandhalter ein Trocknungsmittel aus der Materialfamilie der Silicagele oder Molekularsiebe (Zeolithe) eingebracht. Nur falls das Trocknungsmittel aufgebraucht ist, kann die Innenseite der Scheibe beschlagen. Dies wird als „blinde Scheibe“ bezeichnet.

Im Prinzip verschlechtert der Randverbund die zu erzielende Wärmedämmung einer Isolierglasscheibe deutlich. Der Wärmedurchgangskoeffizient wird bei Isolierglas als Ug-Wert (g = glazing) angegeben und berücksichtigt dabei im Gegensatz zum Uw-Wert des ganzen Fensters (w=window) die Auswirkungen des Randverbunds zunächst nicht. Eine Zweifach-Isolierglasscheibe von 1 m × 1 m mit einem herkömmlichen Abstandhalter aus Aluminium (Psi-Wert: 0,068 W/(m·K) und einem Ug-Wert von 1,2 W/(m2·K) hat bei Einbeziehung der Auswirkung des Randverbundes einen U-Wert von: (1 m2 × 1,2 W/(m2·K) + 4 m × 0,068 W/(m·K) / 1 m2 = 1,5 W/(m2·K)

Die Beeinträchtigung der Wärmedämmung am Scheibenrand führt bei niedrigen Außentemperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit der Wohnräume auch zum Kondensieren von Wasser am rauminneren Scheibenrand und zu Schimmelbildung. Durch den Einsatz eines thermisch verbesserten Randverbunds – die Warme Kante mit Psi-Werten von 0,03 W/(m·K) bis 0,05 W/(m·K) – fällt Kondensat je nach Psi-Wert und Raumfeuchte erst bei tieferen Außentemperaturen an.

Wellenlängenselektive Beschichtung („Low-E“)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Körper strahlen Wärmeenergie ab. Dies wird als Emissivität bezeichnet. Metalle weisen eine erheblich geringere Emissivität als Glas im relevanten Wellenlängenbereich (Mittleres Infrarot ca. 2,5…10 µm) auf (Prinzip Thermoskanne). Die Low-E-Beschichtung (vom englischen Wort Low Emissivity) ist eine auf Glas aufgebrachte dünne Metall- oder Metalloxidschicht, um die Emissivität zu senken. Das so beschichtete Glas nennt man auch Low-E-Glas oder LE-Glas. Die Beschichtung eines Low-E-Glases muss möglichst transparent für die eintreffende solare Strahlung sein, wodurch sich ein hoher Gesamtenergiedurchlassgrad und keine Verschiebungen des sichtbaren Lichtspektrums wie bei manchen Sonnenbrillen ergibt. Geeignet hierfür sind Schichten aus Silber, Kupfer oder Gold sowie Zinnoxid. Die häufig eingesetzte Silberbeschichtung ist bei der low-E-Beschichtung in Oxidschichten eingebettet, wodurch sich Transmission und Haltbarkeit erhöhen. Schichtdicken von 70…180 nm sind gebräuchlich.[10]

Das Prinzip der meist durch Sputtern oder pyrolytische Beschichtung (bei höheren Anforderungen an die mechanische Beständigkeit) aufgebrachten Low-E-Beschichtung ist nicht an die Isolierglasscheibe gebunden. Auch bei einer Einfachverglasung wird dadurch der Ug-Wert reduziert. Bei Isolierglas wird die Low-E-Beschichtung in der Regel auf der raumseitigen Scheibe zum Scheibenzwischenraum hin aufgebracht. Über die Art der Beschichtung werden unter anderem auch der Gesamtenergiedurchlassgrad, der Lichttransmissionsgrad LT (prozentualer Anteil des durchgehenden Strahlungsbereichs von 380–780 nm), der Lichtreflexionsgrad (prozentualer Anteil des außenseitig reflektierten Strahlungsbereichs von 380–780 nm), der UV-Transmissionsgrad (prozentualer Anteil des durchgehenden Strahlungsbereichs von 280–380 nm) und der Farbwiedergabeindex Ra beeinflusst. Man kann so Funktionsgläser wie zum Beispiel Sonnenschutzglas oder verspiegeltes Glas herstellen.

Die Metallbeschichtung dämpft als Nebeneffekt auch Funkwellen. Im Frequenzbereich moderner Mobilfunktelefone wird eine Dämpfung von bis zu 30 dB erreicht; das entspricht einer Abschirmung von bis zu 99,9 %.

Varianten[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Ug-Werte von Mehrscheiben-Isolierglas

Neben herkömmlichem Isolierglas gibt es auch spezielle Versionen, etwa Schallschutz-, Sonnenschutz- oder Sicherheits-Isolierglas. Der technische Unterschied zwischen diesen und den herkömmlichen Isoliergläsern besteht vor allem im jeweiligen Aufbau: Durch speziell beschichtete Gläser und unterschiedliche Gasfüllungen lassen sich wesentliche Vorteile erzielen.

Schall kann wirkungsvoll durch Verwenden verschieden dicker Glasscheiben gedämmt werden. Wegen der verschiedenen Stärken haben die Scheiben voneinander abweichende akustische Resonanzen, wodurch die Schall-Weiterleitung behindert wird. Hierfür wurden spezielle technische Richtlinien entwickelt, die zum Beispiel als Grundlage für städtische Schallschutzfensterprogramme an stark befahrenen Straßen verwendet werden.[11] Ein Schallschutzfensterprogramm gab es in Köln 1990–2007: „Hinzu kommt, dass unter anderem aufgrund der in der Zwischenzeit gegebenen Wärmeschutzanforderungen Fenster häufig erneuert wurden und somit auch ein erhöhter Lärmschutz bewirkt werden konnte.“[12] Im Allgemeinen wird die Schallschutzklasse IV (Schalldämmwert 40-44 dB entsprechend der VDI-Richtlinie 2719) empfohlen.[13]

Verglasung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

In der Regel wird Isolierglas in einen Rahmen so eingebaut, dass die Scheibe den tragenden Rahmen an keiner Stelle direkt berührt und durch Verglasungsklötze ein Mindestabstand („Glasluft“) von 5 mm[14] zwischen dem Rand der Isolierglasscheibe und dem Rahmen (Glasfalzgrund) eingehalten wird. Der Glasfalzgrund ist zur Außenluft zu belüften, um einen Dampfdruckausgleich zu ermöglichen und eindringendes Sickerwasser abzuleiten. In Deutschland sind für den Einbau von Isolierglasscheiben die DIN 18545 und DIN 18361 die wichtigsten Normen. Eine Verpflichtung zur Einhaltung dieser Normen besteht allerdings nicht.

Structural Glazing Glasfassaden können aus einer fast durchgehenden Fläche von Isolierglasscheiben bestehen, die überwiegend eingebaut und die Scheibenstöße mit einer Dichtungsmasse durchgehend verklebt, wird dies als bezeichnet.

Wesentliche Verglasungssysteme beim Isolierglas:

Trockenverglasung
Die Fuge zwischen Isolierglasscheibe und Rahmen wird mit Profilen aus elastischem Kunststoff abgedichtet, dabei können die Rahmenecken der Dichtprofile verschweißt oder nur gestoßen sein.
Direktverglasung
Auch als geklebte Scheibe bezeichnet. (Nicht zu verwechseln mit Structural glazing). Hier wird die Isolierglasscheibe kraftschlüssig in einen Rahmen eingeklebt, um eine mittragende Wirkung zu erzielen. Dadurch können die umgebenden Rahmenprofile schwächer (weniger tragfähig) ausgeführt werden. Insbesondere beim Kunststofffenster ist dies anzutreffen.
Nassverglasung
Die Abdichtung der Fuge zwischen Isolierglasscheibe und Rahmen erfolgt durch Dichtungsmassen, die nach der Einbringung dauerelastisch aushärten, beispielsweise Silikon.
Die meisten Isolierglasscheiben dürfen nicht mit dem bei Einfachverglasungen überwiegend verwendeten Fensterkitt aus Leinöl eingesetzt werden, da das Öl den Dichtmaterialien des Randverbunds schaden kann.
Verglasung ohne Vorlegeband
Bei der Nassverglasung wäre nach DIN 18545 ein mindestens drei Millimeter dickes Vorlegeband zwischen der Glasfläche und dem Rahmenmaterial anzubringen. Bei der vorlegebandlosen Verglasung[15] wird darauf verzichtet. Obwohl dies gängige Praxis ist, raten einige Isolierglashersteller davon ab.[16]

Zukünftige Entwicklungen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Stand der Technik (2017) sind in Deutschland Dreifachverglasungen mit einem Ug-Wert von etwa 0,6 W/(m²·K) bis 0,8 W/(m²·K) und wärmetechnisch verbessertem Randverbund (Warme Kante). Nachdem Dreischeibenverglasungen mit Xenongas unwirtschaftlich wurden, werden nunmehr im Bereich des Niedrigenergie- und Passsivhausbaues auch Vierscheibengläser (mit breiten Abstandshaltern) mit Ug-Werten um 0,4 W/(m²·K) serienmäßig gefertigt.
[Grobe Faustregel: Eine Verringerung des U-Wertes um 0,1 W/(m²·K) erspart etwa 1,1 l Heizöl je m² und Heizperiode, falls die Heizgradtagzahl bei 3600 liegt (Durchschnittswert Deutschland für Bestandsgebäude) und die Ölheizung 75% Wirkungsgrad aufweist[17]

In Entwicklung oder Markteinführung befinden sich dünnere Innenscheiben zur Gewichtsreduzierung (eine übliche Dreifachverglasung mit 4 mm Glas wiegt 30 kg/m²), integrierte Photovoltaik-Elemente, oder elektrisch variierbare Licht- und Strahlungsdurchlässigkeit (Intelligentes Glas). Beim Randverbund geht die Entwicklung zum Vollkunststoffsystem, welches die vollautomatische Fertigung von Isolierglas erleichtert. Verglichen mit herkömmlichem Mehrscheiben-Isolierglas, können bei der Verwendung von vorgespannten Dünnglasscheiben neben der Gewichtsersparnis auch bessere Wärmedämmwerte erzielt werden. Bei einer Lichttransmission von 71 % wiegt der Elementaufbau mit einer äußeren 4 mm Floatglasscheibe, einer 2 mm Mittelscheibe und einer inneren 3 mm Floatscheibe 22,5 kg/m² und hat einen Ug-Wert von 0,6 W/m²K.[18]

Durch erhöhte Anforderungen an den Wärmeschutz verändert sich auch die Gestaltung von Fenstern. Echte (glasteilende) Sprossen zur Aufteilung in mehrere kleinteilige Glasfelder sind problematisch, da die schlechteren Wärmedämmwerte des Scheibenrands (Psi-Wert) umso mehr ins Gewicht fallen, je besser die Wärmedämmwerte (Ug-Wert) der Scheiben sind. Auch die thermische Beanspruchung (Klimalast, siehe weiter oben) erfordert besonders beim Dreifach- und Vierfachglas großformatigere Scheiben oder Spezialgasfüllungen. Damit die Uf-Werte (f = frame) des Rahmens mit den Ug-Werten des Glases Schritt halten können, wird die Bautiefe (Stärke) des Fensterrahmens erhöht und es werden zusätzliche Kammern mit wärmedämmender Einlage vorgesehen. Auf diese Weise werden Uf-Werte zwischen 0,9 W/(m²·K) und 1,2 W/(m²·K) erzielt.

Vakuum-Isolierglas (VIG) wurde 1989 erstmals in der Universität von Sydney[19] hergestellt. 1996 begann Nippon Sheet Glass unter dem Markennamen Spacia mit der kommerziellen Produktion. Aktuell (2013) wird ein Ug-Wert von 0,7 W/(m²·K) erreicht. Im etwa 0,2 mm breiten Scheibenzwischenraum (SZR) sind zur Stabilisierung gegen den Außendruck viele kleine, deutlich sichtbare Abstandshalter rasterartig angebracht. In einer Ecke der Scheibe befindet sich ein gut sichtbares Evakuierungsventil. Die Abdichtung am Scheibenrand erfolgt mittels eines eingelöteten Metallstreifens. Die dadurch stark verschlechterte Wärmedämmung am Scheibenrand (= sehr hoher Psi-Wert) stellt eine Wärmebrücke dar, begünstigt den Anfall von Tauwasser an den Rändern und verringert für die Gesamteinheit die Wärmedämmung erheblich. Bisher werden diese Scheiben daher nur für besondere Anwendungen eingesetzt, beispielsweise in denkmalgeschützten Fenstern, wo oftmals kein Einbauraum für Standard-Isolierglas zur Verfügung steht. Eine kommerzielle Fertigung in Europa ist bis heute (2013) nicht bekannt.

Schäden[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Trotz millionenfacher Verwendung kommt es unter besonderen Bedingungen zu Schäden an Isolierverglasungen, die in der Regel vom Versagen des Randverbundes herrühren.

Nach einem langen Zeitraum kann der Randverbund undicht werden. In den Scheibenzwischenraum diffundierender Wasserdampf läßt die Isolierverglasung 'blind' werden und aufgedampfte reflektierende Metallschichten können korrodieren.

Bei sehr großen Fenstern muss besonderes Augenmerk auf die Verklotzung und Steifigkeit der Unterstützung gelegt werden, um Spannungen im Glas zu vermeiden, die zu Undichtigkeit und Bruch führen können.

Ungünstig ist auch die Entstehung eines Über- oder Unterdrucks im Scheibenzwischenraum, der zur Wölbung der Scheiben führt. Ab einem relativ zum Herstellerwerk um 200 m niedriger oder 600 m höher liegenden Einbauort werden Maßnahmen zum Druckausgleich erforderlich. Es ist möglich, bereits bei der Produktion einen entsprechenden Über- oder Unterdruck in den Scheibenzwischenraum einzubringen. Alternativ können die Scheiben am Einbauort einmalig entlüftet oder mit Belüftungsvorrichtungen (Kapillarröhrchen oder Ventilen) ausgestattet werden, die möglichst nicht zu einer Verdünnung des Füllgases führen.[20]

Auch durch Sonneneinstrahlung erhöht sich der Druck im Scheibenzwischenraum. Bei großen Scheiben findet durch die Wölbung der Glasscheiben in der Regel eine ausreichende Druckentlastung statt. Bei kleineren Scheiben sowie bei dickem Glas entsteht im Zwischenraum ein höherer Druck, da sich diese weniger flexibel verformen. Auch mit der Breite des Scheibenzwischenraums vergrößert sich der Überdruck, da ein umso größeres Luftvolumen von Erwärmung und Ausdehnung betroffen ist. Mit dem Druck erhöhen sich die auf das Glas wirkenden Spannungen und somit auch das Risiko von Schäden an Glas und Randverbund (die mittlere(n) Scheibe(n) können bei der Betrachtung weitgehend ignoriert werden, die äußeren Scheiben verformen sich wie eine zweifach verglaste Scheibe mit entsprechend vergrößertem Scheiben-Zwischenraum). Ebenso vergrößert sich die Verformung der dünneren Scheibe, wenn die gegenüberliegende Scheibe deutlich dicker und steifer ist.

Scheiben mit Drei- oder Vierfach-Verglasung sind besonders betroffen, da die äußeren Scheiben hier ein nochmals vergrößertes Luftvolumen einschließen.

Um Schäden durch Erwärmung auszuschließen, wird bei Dreifachverglasung mit 4 mm starken Scheiben und einem Scheibenzwischenraum von 2 x 12 mm (4/12/4/12/4) eine Kantenlänge von wenigstens 60 cm empfohlen. Bei einer schalldämmenden Verglasung mit asymmetrischem Aufbau von 8/18/4/18/4 erhöht sich die minimale Kantenlänge auf 1 m, während sie bei einem früher üblichen 4/16/4 Aufbau nur 45 cm betrug. Kleinere Scheiben bedürfen eines verstärkten Randverbundes in Kombination mit thermisch vorgespannten Glasscheiben. [21]

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Hans-Dieter Hegner, Ingrid Vogler: Energieeinsparverordnung EnEV – für die Praxis kommentiert: Wärmeschutz …. Ernst&Sohn, 2002, ISBN 3-433-01730-1, eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche
  • E. Baust, W. Fuchs: Praxishandbuch Dichtstoffe. Ausgabe Deutsch, IVD, 5. Auflage, keine Jahresangabe, HS Public Relations Verlag GmbH, Düsseldorf
  • E. Baust, W. Fuchs: The Sealants Manual. Ausgabe Englisch, IVD, 5. Auflage, keine Jahresangabe, HS Public Relations Verlag GmbH, Düsseldorf

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

 Commons: Mehrscheiben-Isolierglas – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Zur Geschichte des Isolierglases siehe M. Pröbster, GFF 10(2009)30 und ders., GFF 11(2009)42.
  2. VFF/BF – Mehr Energie sparen mit neuen Fenstern - Aktualisierung Juli 2011 der Studie „Im neuen Licht: Energetische Modernisierung von alten Fenstern“, S. 3 (PDF; 1,4 MB).
  3. Energieeinsparung an Fenstern und Außentüren – Wissenswertes über die Erneuerung von Fenstern und Türen S. 3 , Hessisches Ministerium für Umwelt, Energie, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (PDF; 2,4 MB).
  4. Dipl.-Phys. Michael Rossa, ift Rosenheim: U-Werte geneigter Verglasungen (2010 in baulinks.de veröffentlicht) Abgerufen am 19. Januar 2014.
  5. Normen Langner, Klaus W. Liersch: Bauphysik kompakt: Wärme, Feuchte, Schall. Bauwerk-Verlag, 2011, ISBN 978-3-89932-285-9, eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche.
  6. Franz Feldmeier: Klimabelastung von Dreifach-Isolierglas. veröffentlicht in Glas+Rahmen 07/2009. PDF-Dokument, abgerufen am 23. April 2012.
  7. DOW CORNING - Qualitätshandbuch für Isolierglas
  8. B. Müller, W. Rath: Formulierung von Kleb- und Dichtstoffen. ISBN 3-87870-791-6
  9. ISOLAR – Aufsatz über den Randverbund mit Hinweis auf die Lebensdauer von 20 bis 30 Jahren. PDF-Dokument, abgerufen am 7. November 2012.
  10. http://www.thgot.de/wp-content/uploads/2015/09/Wruk-Norbert_15.09.15.pdf
  11. Städtisches Schallschutzfensterprogramm in München , September 2013 und August 2016
  12. Köln aktiv gegen Lärm (Ende 2010/2011), Seite 34 , Endbericht April 2012
  13. Richtlinien für die Gewährung von Zuwendungen zum Einbau von Schallschutzfenstern und -fenstertüren in bestehenden Wohngebäuden im Stadtgebiet München, PDF vom 1. August 2016
  14. Klotzfibel (Herausgeber: Fa. Gluske). PDF-Dokument, abgerufen am 4. Mai 2012.
  15. Industrieverband Dichtstoffe e.V., IVD Merkblatt 10, S. 14.. PDF-Dokument, abgerufen am 4. Mai 2012.
  16. UNIGLAS – Technisches Kompendium 2012 – Kapitel 10.5.3 (S. 264) . PDF-Dokument, abgerufen am 15. April 2012.
  17. INTERPANE – Gestalten mit Glas; 8. Auflage. – Kapitel 7 (S. 322) . PDF-Dokument. Abgerufen am 4. Mai 2012.
  18. Leichteres 3-fach ISO (Dünnglas). Abgerufen am 3. Dezember 2017.
  19. http://www.nsg-spacia.co.jp/spacia/index.html – Erste Herstellung von VIG 1989. Abgerufen am 22. Feb. 2013.
  20. Merkblatt Druckausgleich, Flachglas (Schweiz) AG
  21. Franz Feldmeier: Klimalasten bei 3-fach Isolierglas, Labor für thermische Bauphysik, Hochschule Rosenheim