Datum
01.10.2010
Projektleiter
Dipl.-Phys. Norbert Sack
Projektmitarbeiter
Dr. Ansgar Rose
Projektlaufzeit
10/2010 bis 12/2012
Energieeffizientes Mehrscheiben - Isolierglas – Untersuchungen von technischen Maßnahmen zur Reduzierung des Flächengewichtes
Ausgangssituation
Durch die Novellierung der EnEV 2009 und weitere Verschärfungen der energetischen Anforderungen ist zu erwarten, dass in naher Zukunft Dreifach-Isolierglas auch in Fenstern und Fenstertüren zum Standard werden wird. Ebenso werden auch die Anforderungen an den Schallschutz, die Einbruchhemmung, den Feuerwiderstand etc. zunehmen. Der Trend zu größeren, öffenbaren Fenstern/Fenstertüren und Fassadenelementen wird durch die moderne Architektur vorangetrieben. Geschosshohe Elemente wie z. B. Fenstertüren werden mehr und mehr auch im privaten Wohnungsbau eingesetzt.
Durch diese Entwicklungen erhöht sich das Gewicht des verwendeten Mehrscheiben-Isolierglases und infolgedessen des kompletten Bauelementes signifikant. Das Resultat sind u. a. folgende Auswirkungen:
- Erhöhte Belastungen der Beschläge. Hierdurch ergeben sich aufwändigere Konstruktionen sowie eine Erhöhung der Gefahr des Versagens von Beschlägen.
- Erhöhte Belastungen der Rahmenkonstruktionen.
- Erhöhter Bedarf an Hebewerkzeugen zur Verteilung der Bauelemente auf der Baustelle.
- Erhöhte Belastungen der Bauarbeiter bzw. Monteure beim Handling der Bauelemente und die sich hieraus ergebende gesundheitliche Gefährdung sowie die Erhöhung des Risikos von Unfällen.
Ein Reduzierung des Flächengewichts von Mehrscheiben-Isolierglas und somit eine Reduzierung der o.g. Belastungen scheint sinnvoll und wäre prinzipiell über zwei Strategien umsetzbar:
- Einsatz von dünnerem Glas
- Einsatz von transparenten Kunststoffen
Dünneres Glas könnte in allen drei Ebenen eingesetzt werden, d. h. auf der Außenseite, der Raumseite sowie als mittlere „Scheibe". Dies gilt auch prinzipiell für den Einsatz von Kunststoffen. Hierbei ist jedoch z. B. zu beachten, dass beim außen- bzw. raumseitigen Einsatz von Kunststoffen die Gasdichtheit sichergestellt sein muss sowie weitere Eigenschaften wie Kratzfestigkeit etc. gegeben sein müssten.
Zielsetzung
Im Rahmen des beantragten Vorhabens soll daher untersucht werden, mit welchen technischen Maßnahmen das Flächengewicht von Mehrscheiben-Isolierglas reduziert werden könnte und welche Auswirkungen sich hieraus ergeben.
Ergebnisse
Für die Produktgruppe MIG mit dünnen Gläsern wurden die nachfolgend dargestellten Ergebnisse ermittelt. Ergebnisse für die beiden anderen Produktgruppen können dem Abschlussbericht entnommen werden.
Dimensionierungsregeln:
- Für äußere Lasten (Wind): Die nicht-lineare Theorie ergibt signifikant niedrigere Werte für die Spannung und Durchbiegung. Bei großformatigen Isoliergläsern ist die Windlast im Regelfall die maßgebliche Last.
- Für innere Lasten (Klima): Die nicht-lineare und die Kirchhoff-Theorie ergeben ähnliche Resultate. Die Anwendung der nicht-linearen Theorie hat keine Vorteile. Bei kleinformatigen Isoliergläsern ist die Klimalast im Regelfall die maßgebliche Last.
- Für schmale, lange Formate: Die nicht-lineare und die Kirchhoff-Theorie ergeben ähnliche Resultate. Die Anwendung der nicht-linearen Theorie hat keine Vorteile.
Vorspannbedarf:
- Für Scheiben mit einer kurzen Kante unter ca. 65 cm besteht sowohl bei 4 mm als auch bei 3 mm Scheibendicke Vorspannbedarf.
- Für dünne Scheiben besteht im Vergleich zu 4 mm Float kein signifikant erhöhter Bedarf zum Vorspannen aufgrund einer Bemessung für Wind- und Klimalasten.
- U.U. ergibt sich Vorspannbedarf auch aufgrund des Scheibenhandlings oder thermischer Belastungen.
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Norbert Sack
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