Der Energietransport durch eine Isolierglaseinheit ist abhängig von der Wärmeleitung durch das Glas und den Wärmeübergängen infolge von Luftbewegungen vor und hinter den Glasflächen. Zwischen den Glas-oberflächen im Scheibenzwischenraum (SZR) der ISO-Einheit findet ein Strahlungsaustausch statt. Beschichtete Glas­oberflächen können mit Low–E-Schichten den Strahlungsaustausch gegenüber anderen Einflussgrößen (Gasfüllung, Scheibenabstand) stark verringern und somit die Wärmedämmung der Isolierglaseinheit verbessern.

Die Wärmeleitfähigkeit des im SZR eingefüllten Spezialgases (Argon, Krypton) und die Emissivität der Glasoberfläche sind die beiden bestimmenden Kenngrößen für die Verbesserung der Wärmedämmung. Zu beachten ist, dass der U_g-Wert von der Neigung der Verglasung abhängig ist, und die Werteangaben in der Regel für den vertikalen Einbau gelten. Steht das Glas schräg, werden die Werte schlechter.

Zwei Scheibenzwischenräume mit Gasfüllungen und zwei Beschichtungen mit niedriger Emissivität (0,03 – 0,01) erklären die Verbesserung der Wärmedämmung von 3-fach-ISO. War bisher die Doppelverglasung mit Grenzwerten von U_g = 1,1 bis 0,9 W/m²K der Maßstab, können 3-fach-Gläser U_g-Werte von 0,8 bis 0,4 W/m²K erreichen.

Mit diesen Werten sind die wärmetechnischen Eigenschaften von MIG weitgehend ausgeschöpft. Neben der Reduzierung der Energieverluste führt die verbesserte Wärmedämmung durch Erhöhung der raumseitigen Oberflächentemperaturen auch zu einem verbesserten Behaglichkeitsklima.

Bei der Bewertung von U_g- und g-Wert gilt zu beachten, dass die Regelwerke verschiedene Rechenverfahren mit entsprechenden Toleranzen, z.B. für die Beschichtung des Basisglases, ermöglichen. Bei Produktvergleichen ist es daher wichtig, gleiche Bemessungsregeln zu verwenden.

Weitere Produktverbesserungen sind durch Optimierungen der Low-E-Schichten bei der Lichttransmission und den g-Werten zu erwarten. Die seit Jahrzehnten diskutierte Vakuumverglasung kann auch keine niedrigeren U_g-Werte als ein 3-fach-Isolierglas erreichen. Sie hat zwar den Vorteil, dass sie leichter und dünner ist, mit vergleichbaren Eigenschaften von 3-fach-Isolierglas ist sie derzeit aber noch nicht verfügbar.

Der Glasrand, ein wichtiges Detail

Durch die Abstandhalterprofile im Isolierglas-Randverbund entsteht am Bauteil Fenster eine linienförmige Wärmebrücke von beachtlicher Länge. Der Psi-Wert (ψ) ergibt sich aus den Eigenschaften des Rahmenprofils, der Geometrie der Glaseinfassung und des Isolierglas-Randverbunds einschließlich der Wärmeleitfähigkeit des Abstandhalterprofils. Gängige Aluminium-Abstandhalter führen an der Glaskante zur Abkühlung der raumseitigen Oberflächentemperatur – der Glasrandbereich wird kalt. Mit thermisch optimierten Abstandhalterprofilen (Warm Edge) lässt sich aber nicht nur die Tauwasserproblematik besser beherrschen, auch eine Verbesserung des U_W-Werts von bis zu 0,2 W/m²K, je nach Glasgröße, ist für das gesamte Fenster möglich.

Solare Gewinne

Auch der Gesamtenergiedurchlassgrad (g-Wert nach DIN EN 410:12-1998) einer Verglasung hat an Bedeutung gewonnen. Denn dieser ist für die Berücksichtigung der solaren Gewinne notwendig. Grundsätzlich liegt er bei Sonnenschutzverglasungen im niedrigen Bereich (< 0,45) bzw. er sinkt im Vergleich zu Standardverglasungen mit 4 mm Glasdicke bei höheren Glasdicken oder zusätzlichen Low-E-Schichten (3-fach-ISO). Neuere Entwicklungen in der Beschichtungstechnologie ermöglichen bei 3-fach-Gläsern vergleichbare g-Werte zum 2-fach-Isolierglas. Sind solare Energiegewinne in der Heizperiode erwünscht, so kann der Energieeintrag in der Übergangszeit und im Sommer zur Überhitzung der Innenräume führen. Dies gilt es bei weiteren Planungen zu bedenken.

Nicht den Sonnenschutz vergessen

Solares Bauen erfordert eine auf solare Gewinne optimierte Lage des Gebäudes, hohe g-Werte der Verglasung, keine Verschattung durch andere Gebäude oder Bepflanzungen, schnelle Heizsysteme, aber auch steuerbare zusätzliche Verschattungseinrichtungen.

Zu beachten ist, dass in der EnEV 2009, § 3, Absatz 4, der Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes mit Einhaltung der höchstzulässigen Sonneneintragskennwerte der in der DIN 4108-2:2003-07 Abschnitt 8 festgelegten Werte gefordert ist. Ziel ist es, die solaren Erträge in der warmen Jahreszeit zu begrenzen und die Überhitzung der Räume zu vermeiden. Eine Forderung, die zwar durch ein Sonnenschutz-Isolierglas erfüllt werden kann, jedoch die solaren Gewinne reduziert. Eine sorgfältige Abwägung der Produktvorteile Sonnenschutz-Isolierglas zu einem höheren solaren Gewinn ist daher notwendig.

Eine interessante Alternative, die beide Forderungen gleichermaßen berücksichtigt, ist ein Mehrscheiben-Isolierglas mit einer im SZR integrierten Jalousie. Die G-Werte sind zwischen 0,1 bis 0,6 variabel einstellbar und U_g-Werte von 1,2 W/m²K (2-fach-ISO) und 0,7 W/m²K (3-fach-ISO) lassen sich erreichen.

Isolierglaseffekt bei 3-fach-ISO stärker

Eine Änderung der Temperatur oder des barometrischen Drucks erzeugt eine Druckdifferenz zwischen den Scheibenzwischenräumen einer Isolierglasscheibe und dem Außenraum und führt zu einer Belastung der Einzelscheiben. Im Allgemeinen hängt das Verhalten der Scheiben von der Steifigkeit des Systems ab. Dieser als Isolierglaseffekt oder Klimalast bezeichnete Lastfall von Isolierglas ist seit langem gut bekannt und im statischen Nachweisverfahren (TRLV) berücksichtigt.

Bei 3-fach-ISO ist der Isolierglas-Effekt stärker ausgeprägt, da sich die beiden Scheibenzwischenräume addieren und somit wie ein sehr großer Zwischenraum wirken. Auf einen Überdruck im SZR reagieren diese Scheibenformate mit einer Aufweitung des Randverbunds und einem Ausbauchen der Glasscheiben. Bei einem Unterdruck im SZR wird der Randverbund zusammengedrückt und die Scheiben bauchen ein. Das Randverbundsystem muss gegen die Verformungen so stabil sein, dass die Haftung der Dichtung an Glas und Abstandhalter nicht beschädigt wird und das Rückstellvermögen der Dichtstoffe langjährig erhalten bleibt. Dazu muss der Randverbund den Bewegungen ausreichende Kräfte entgegensetzen. Werden die Klimalasten nicht ausreichend berücksichtigt, können Glasbruch und Schäden am Randverbund die Folge sein.

Als kritisch erwiesen haben sich große Scheibenzwischenräume (> 2 x 12 mm), schmale Glasformate von < ∼ 600 mm Kantenlänge, asymmetrische Glasaufbauten und große (> 200 m) Höhenunterschiede zwischen Herstell- und Einbauort oder eine Überlagerung der genannten Faktoren. Eine genaue Analyse der Randbedingungen für einen funktionsfähigen Glasaufbau ist im Einzelfall erforderlich. Die Praxis zeigt, dass die Verantwortung der Glas- und Fensterhersteller hier verstärkt zum Tragen kommen muss.

Zukünftiger Standard

Mit der Erhöhung der Anforderungen der EnEV 2009 sowohl an den maximalen Jahres-Primärenergiebedarf als auch an die Referenzwerte ist die Einhaltung der Anforderungen derzeit sowohl mit 2-fach- als auch mit 3-fach-ISO möglich. Kommt es zu einer weiteren Verschärfung der Anforderungen oder liegen weitere Entscheidungskriterien wie Förderprogramme der Bundesländer und der KfW-Bank oder zukunftsorientierte Gebäudetechnik (Passivhausstandard) zugrunde, wird der Einsatz von Dreifachgläsern zum Standard. Folgt man zudem den ungünstigen Szenarien zur mittel- und langfristigen Verfügbarkeit und der damit prognostizierten Preisentwicklung fossiler Brennstoffe, hat der EnEV 2009-Standard schon heute nur noch Altbauniveau. Dass die Problematik bereits erkannt wurde, bestätigt den heute schon hohen Produktanteil von 3-fach-Isolierglas mit bis zu 40 %.

Mehrscheiben-Isoliergläser können problemlos auch mit weiteren Funktionen kombiniert werden, etwa mit ESG oder VSG bzw. mit zusätzlichen Funktionsbeschichtungen oder Kombinationen aus Glasprodukten. Trotz Erleichterungen in der EnEV mit höheren U_g-Werten bei Nebenforderungen des erhöhten Schallschutzes oder des Brandschutzes und der Einbruchhemmung sind die niedrigen U_g-Werte auch bei Funktionsisoliergläsern möglich. —