Isolierglas – ein Hochleistungsprodukt

Der Siegeszug des Isolierglases begann in der 2. Hälfte der 50er Jahre. Damals wurden zwei Glasscheiben im Randbereich über einen Abstandhalter aus Blei luftdicht verlötet oder – in einer anderen Version – mit einem Abstand Glas in Glas verschmolzen. Während in dieser Zeit die Doppelverglasung mit zwei einfachen Scheiben in gekoppelten Flügelrahmen in einer sehr großen Konkurrenz zu den anfänglich teuren Isolierglasscheiben stand, werden heute im Baubereich – bis auf einzelne Ausnahmen im Denkmalschutzbereich – durchweg Isoliergläser eingesetzt; seit der Wärmeschutzverordnung 1995 als beschichtetes Wärmeschutz-Isolierglas.

Isolierglas ist gekennzeichnet durch mindestens 2 parallel angeordnete Scheiben, die über einen Abstandhalter im Randbereich verbunden sind und mit diesem über (zwischenzeitlich durchgängig angewendete) Verklebungen mit organischen Kleb- und Dichtstoffen einen hermetisch abgeschlossenen Scheibenzwischenraum bilden. Dieser wird zur Verbesserung der Funktionen, heute praktisch ausschließlich des Wärmeschutzes, mit speziellen Edelgasen gefüllt.

Isolierglas ist ein Bauprodukt, das wesentliche Anforderungen an Gebäude mit erfüllt und deshalb von der Bauaufsicht seit vielen Jahren geregelt wird. Bereits 1984 wurde die DIN 1286 „Mehrscheiben-Isolierglas“ herausgegeben, in der Vorgaben für Merkmale wie Taupunkttemperaturen, Beladung des Trockenmittels, Klimawechselprüfung, Überwachung ebenso beschrieben waren, wie eine Forderung nach dauerhafter Kennzeichnung am Produkt selbst. Die im Rahmen der RAL-Gütesicherung bestehenden und von praktisch allen deutschen Herstellern umgesetzten Qualitätsvorgaben betreffen Punkte wie Fertigungsbedingungen, -toleranzen, Gasverlustraten, Eckabdichtung, Dichtstoff und schließen eine Fremdkontrolle der Herstellung durch ein unabhängiges Institut ein. Seit 1995 ist Isolierglas über die vom Deutschen Institut für Bautechnik (DIBt), Berlin, herausgegebene Bauregelliste als geregeltes Bauteil erfasst und damit durch ein Übereinstimmungszeichen zu kennzeichnen. Leider werden die durch die europäischen Harmonisierungsbemühungen erarbeiteten Europa-Normen für Isolierglas, die Normen-Familie DIN EN 1279, von der deutschen Bauaufsicht nicht in vollem Umfang anerkannt. Deshalb wird wahrscheinlich auch nach dem Ablauf der Koexistenzphase für Isolierglas und der damit obligatorischen Kennzeichnung des Produkts mit dem CE-Zeichen, das im Prinzip die freie Handelbarkeit in Europa ermöglichen soll, für die Anwendung in Deutschland zusätzlich das Ü-Zeichen erforderlich sein.

Aus Sicherheitsaspekten heraus hat die deutsche Bauaufsicht durch das DIBt baurechtlich verbindliche Technische Regeln veröffentlicht. Bereits in 1998 wurde die „Technische Regel für die Verwendung von linienförmig gelagerten Verglasungen (TRLV)“ herausgegeben. Darin werden grundsätzliche Anforderungen an die für Verglasungen zu verwendenden Basisgläser, anzusetzende Lasten sowie zulässige Spannungen und Durchbiegungen vorgegeben. Einen für die Praxis sehr wesentlichen Punkt stellen die in der TRLV enthaltenen Nachweiserleichterungen für Vertikalverglasungen dar. Auf der Basis der TRLV wurde 2003 die „Technische Regel für die Verwendung von absturzsichernden Verglasungen (TRAV)“ veröffentlicht. Darin sind für die Sicherung von Personen gegen Absturz Bedingungen und auch zahlreiche Glasaufbauten beschrieben, bei denen ebenfalls keine weiteren Nachweise geführt werden müssen. Auch sehr viele Isolierglasaufbauten aus ESG- und VSG-Scheiben sind aufgeführt und deshalb ohne weiteren bürokratischen Aufwand so zu verwenden.

Isolierglas kann und muss eine ganze Reihe von Anforderungen erfüllen und folglich entsprechende Merkmale aufweisen. Absolute Regelanforderung ist der Wärmeschutz, häufig in Verbindung mit Schallschutz. Weitere Forderungen können Sonnenschutz, Blendschutz, Einbruchhemmung, Verkehrssicherheit, Absturzsicherung, selbst Strahlenschutz sein.

Der Wärmeschutz bei heutigem Isolierglas wird erreicht durch den Einsatz von speziellen Beschichtungen auf einer oder – bei 3-fach-Isolierglas – zwei Scheiben und durch Argon- oder Krypton-Gasfüllung des Scheibenzwischenraums (SZR). Dieser SZR hat bei Argon-Füllung regelmäßig ein Maß von 14 bis 16 mm, bei Krypton-Füllung sind 12 mm üblich und ausreichend, da dieses Edelgas sehr teuer ist und seine beste Wirkung bei dem genannten Maß entfaltet. Die Diskussion um einen Gasverlust und damit Minderung der dadurch erreichbaren U-Wert-Verbesserung um 0,3 bis 0,4 W/(m²K) ist lange erledigt; die in dem Regelwerk zugelassene Verlustrate von max. 1 Prozent pro Jahr wird in der Praxis weit unterschritten, so dass auch nach 20 Jahren Nutzungszeit die anfänglich vorhandene Wärmedämmung kaum merklich abgefallen ist.

Allerdings spielt die Frage der Gasfüllrate des SZR eine Rolle für den z. B. mit 2-fach-Isolierglas erreichbaren U-Wert. Hier ist ein Füllgrad von 90 Prozent realistisch, weil in der täglichen Massenproduktion auch erreichbar. Auf diesem Wert beruht letztlich auch die U-Wert-Ermittlung von Isoliergläsern.

Lange Zeit gab es immer wieder Unklarheiten und Diskussionen über die richtige Angabe bzw. Ermittlung des Ug-Wertes, des Wärmedurchgangskoeffizienten der Verglasung. Seit einiger Zeit ist die Ug-Angabe die allein richtige Größe; es gibt weder einen „Bundesanzeiger-(BAZ-)Wert“ noch einen „amtlichen Bemessungswert“, noch sind irgendwelche Zu- oder Abschläge zu machen.

Wärmeschutzglas wird in den Unterlagen der Hersteller regelmäßig mit den im Folgenden aufgeführten Größen/Bezeichnungen beschrieben:

Eine weitere Möglichkeit zur Verbesserung des Wärmeschutzes des fertigen Elementes, stellt der Einsatz eines thermisch verbesserten Randverbund-Systems, einer sog. „warmen Kante“ dar. Dabei wird der standardmäßige Abstandhalter des Isolierglases aus Aluminium ersetzt durch Edelstahl, Kunststoff oder einen Dichtstoffkörper. Auf diese Art und Weise können bei Fenstern oder Vorhangfassaden i. d. R. U-Wert-Verbesserungen von 0,1 W/(m²K) erreicht werden. Der vielleicht noch höher zu bewertende Effekt dieses Konstruktionsdetails liegt aber in einer Erhöhung der inneren Oberflächen-Temperatur im Scheiben-Randbereich, was an der ansonsten kritischen Stelle hinsichtlich Tauwasser-Anfall zu einer sehr deutlichen Abminderung dieser Problematik führt. Die rechnerisch dazu anzusetzende Größe ist der c-Wert, der als längenbezogener Wärmedurchlasskoeffizient bezeichnet wird und die Dimension W/(mK) hat.

Eine weitere wesentliche Funktion von Isolierglas bzw. der damit ausgestatteten Bauteilen ist der Schallschutz. Da dieser bis zu einem gewissen Grad (bis ca. 34 dB) bei dem Standard-Isolierglasaufbau mit zwei 4 mm dicken Gläsern „automatisch“ vorhanden ist, spricht man über das Thema Schallschutz nur, wenn ein erhöhter Schallschutz gemeint ist, also Werte des „bewerteten Schalldämmmaßes“ Rw ab 35 dB. Eine verbesserte Schalldämmung wird erreicht durch dickere Scheiben (z. B. 6, 8, 10 mm) und – in noch höherem Maß – durch den Einsatz von Verbund-Scheiben in einer Isolierglas-Kombination. Die Verbundscheiben bestanden lange Jahre aus sog. Gießharz-Scheiben, wobei durch das bei der Produktion flüssige chemische Produkt „Gießharz“, das in einen 1 bis 1,5 mm dicken Scheibenzwischenraum zwischen zwei einzelnen Scheiben eingefüllt wurde, eine schalltechnische Entkoppelung stattfindet. Durch Schäden, die sich als Ablösungen gezeigt haben, ist der Einsatz dieser Gläser sehr stark zurückgegangen zugunsten von Schallschutz-Folienscheiben, die den gleichen Effekt bringen sollen. Auch das lange Jahre zur Verbesserung des Schallschutzes in den SZR eingefüllte „Schwergas“ SF6 (Schwefelhexafluorid) wird nicht mehr verwendet, da es beim Wärmeschutz schlechter als Luft ist und zudem ein sehr schädliches Treibhausgas darstellt. Schallschutz lässt sich sehr gut mit anderen Funktionen, insbesondere Wärmeschutz kombinieren.

Während ein Standard-Isolierglas mit einem Aufbau von z. B. 4–16–4 im Fenster ein Rw bis zu 34 dB erbringen kann, sind bei Gläsern mit 2 Folienscheiben und 20 mm SZR Rw-Werte von > 50 dB möglich. Ein Isolierglas mit drei 4 mm-Gläsern erbringt keinen höheren Schallschutz als ein 2-fach-Isolierglas mit zwei 4 mm-Scheiben.

Durch den Trend zur transparenteren Architektur wird in zunehmenden Bereichen Glas in Außenbauteilen eingesetzt. Dem großen Vorteil transparenter Bauteile, nämlich Wärmegewinne zur kostenlosen Zuheizung von Gebäuden im Winter zu haben, steht aber der Nachteil gegenüber, dass diese Zugewinne auch stattfinden, wenn sie nicht erwünscht sind. Im Sommer ist deshalb ein Schutz gegen zu starke Aufheizung großflächig verglaster Räume erforderlich. Einen wesentlichen Beitrag dazu können Sonnenschutzgläser leisten. Damit die Überhitzung in Grenzen gehalten bzw. die Kühllasten minimiert werden, hat der Verordnungsgeber hier Vorschriften erlassen, die bei der anstehenden Überarbeitung der EnEV unter dem Stichwort „Kühllast“ eine besonders herausgehobene Bedeutung haben und für viele Einsatzfälle eine Kombination von Sonnenschutzglas und weiteren Abminderungsmaßnahmen fordern.

Bekanntlich ist das Thema des sommerlichen Wärmeschutzes, auch Sonnenschutz genannt, bereits in der Wärmeschutzverordnung 1995 zum ersten Mal gesetzlich geregelt worden. In Hitzeperioden, wie sie immer wieder vorgekommen sind, wird die Notwendigkeit solcher Vorgaben für viele Menschen sehr einsichtig. Deshalb enthält auch die Energieeinsparverordnung (EnEV) 2002/2004 – und das in verschärftem Maß – Anforderungen an den sommerlichen Wärmeschutz.

Der maßgebliche Wert für ein Sonnenschutz-Isolierglas ist der g-Wert. Durch Beschichtungen auf der zum SZR hin gewandten Seite der äußeren Scheibe kann erreicht werden, dass nur noch weniger als 50, bis unter 20 Prozent der außen auftreffenden Strahlung in den Raum gelangen. Mit sinkenden g-Werten geht auch eine sinkende Lichtdurchlässigkeit und eine Verschlechterung der Farbwiedergabe einher. Letzterer Wert kennzeichnet die spektrale Transmission auf die Erkennung von Farben in einem mit Sonnenschutzglas verglasten Raum. Die Kenngröße ist der allgemeine Farbwiedergabeindex Ra, bei dem Werte $ 95 Prozent als sehr gut angesehen werden. Letztlich wird dadurch auch die „Neutralität“ einer Beschichtung ausgedrückt.

Sonnenschutzgläser werden häufig durch eine Zahlenkombination, z. B. 66/36 gekennzeichnet. Dabei gibt die erste Zahl die Lichtdurchlässigkeit TL in % an, die zweite den g-Wert, ebenfalls in %. Aus dem Quotienten der beiden Werte wird die „Selektivität“ S gebildet. Dabei bezeichnen Werte von knapp unter 2 die technische Spitze, da beide Größen im Prinzip gegenläufig sind.

Wie oben erwähnt, spielt bei Sonnenschutzglas vielfach die Kühllast der damit ausgestatteten Räume eine Rolle. Die Wirkung solcher Gläser wird deshalb auch durch den b-Faktor beschrieben. Dieser „Shading-Coefficient“ ist das Verhältnis aus dem g-Wert der jeweiligen Verglasung und dem g-Wert eines Zweischeiben-Normalglasfensters. Letzterer wird mit 0,8 angesetzt. Damit kann es z. B. bei Isolierglas aus Weißglas – einem durch besondere Zusammensetzung der Glasschmelze erreichbaren Produkt mit sehr geringer Eigenfarbe – vorkommen, dass der b-Faktor größer als 1 werden kann.

Durch einen größer werdenden Glasanteil in der Gebäudehülle oder durch steigende Komfort-Bedürfnisse der Nutzer nimmt der Anteil der Isoliergläser mit in den Scheibenzwischenraum (SZR) integrierten Beschattungs-, Blendschutz- oder Vorrichtungen zur Lichtlenkung immer weiter zu. Derartige Isolierglas-Kombinationen, die teilweise als „Jalousiegläser“ bezeichnet werden, haben eine Reihe von technischen Vorteilen, die gerne genutzt werden. Es sind jedoch auch die damit verbundenen technischen Restriktionen zu berücksichtigen.

Seit einigen Jahren werden von Glasherstellern Isolierglaseinheiten hergestellt, die mit beweglichen, in den Scheibenzwischenraum integrierten Sonnen- oder Blendschutzsystemen ausgestattet sind. Die entsprechenden Produkte müssen sowohl den Anforderungen an Isoliergläser als auch denen an den Sonnen- und ggf. Blendschutz erfüllen.

Die Zielstellungen können dabei sehr vielfältig sein:

Durch den Einbau in den SZR ergeben sich eine Reihe von Vorteilen, z. B. Unabhängigkeit der Sonnenschutzfunktion von äußeren Einflüssen etwa durch Wind, Regen, Verschmutzung etc. Auch bleibt die Raumseite, auf deren Anordnung Sonnenschutzvorrichtungen durchweg erheblich niedrigere Abminderungswerte als auf der Außenseite erreichen, frei von störenden oder optisch nicht befriedigenden Vorrichtungen. Die in den SZR integrierten Einbauteile können motorisch oder manuell betätigt werden.

Isoliergläser mit solchen Zusatzausstattungen können sowohl senkrecht als auch im Überkopf-Bereich eingebaut werden. Die technischen Werte solcher Isolierglas-Kombinationen sind sehr überzeugend und stellen durchaus Spitzenwerte bei den jeweiligen Einzelmerkmalen dar. Insbesondere in Bezug auf die Wirtschaftlichkeit von ansonsten notwendigen Kombinationslösungen stellen solche Scheiben sehr gute Lösungen dar.

ESG-und VSG-Gläser: Isolierglas kann so ausgerüstet werden, dass Verletzungsgefahren bei dessen Beschädigung oder Zerstörung minimiert oder ganz verhindert werden. Diese „Verkehrssicherheit“ genannte Eigenschaft wird durch den Einsatz von Einscheiben- oder Verbundsicherheitsglas erreicht und ist für Schulen, Kindergärten und öffentliche Bäder durch die Unfallversicherungsträger vorgeschrieben. Ähnliche Vorgaben bestehen auch für Arbeitsstätten. Brandschutz: In oben genannten Einsatzorten spielt auch der Brandschutz, also die Erschwerung der Brandausbreitung eine Rolle, die im Außenbereich durch Brandschutz-Isoliergläser der Klassen F/EI oder G/E, eingebaut in ein geprüftes und allgemein bauaufsichtlich zugelassenes System „Brandschutzverglasung“, eine wichtige Rolle. Fast selbstverständlich, dass die Merkmale mit der Einbruchhemmung oder Absturzsicherung kombinierbar sind. ■