Sonnenschutzverglasung

Sonnenschutzverglasung kombiniert hohe Lichttransmission mit reduziertem Wärmeeintrag. Beschichtungen oder Siebdruck senken den g-Wert, verbessern thermischen Komfort und fördern energieeffizientes Bauen.

Diagramm zur Wirkungsweise von Funktionsschichten bei Verglasungen: Darstellung des Transmissionsgrads in Abhängigkeit von der Wellenlänge (250–2500 nm). Verglichen werden Floatglas, Weißglas, Wärmeschutzbeschichtung 80/63 und Sonnenschutzbeschichtung 60/33. Weißglas und Floatglas zeigen hohe Transmission im sichtbaren Bereich, während die Wärmeschutz- und insbesondere die Sonnenschutzbeschichtung den Transmissionsgrad im Infrarotbereich deutlich reduzieren.
Bild 1: Transmissionsgrad für verschiedene Verglasungen und Glasbeschichtungen (Quelle: ift Rosenheim)

Sonnenschutzglas hat den Vorteil einer ungestörten Durchsicht, einer einfachen Reinigung sowie hoher Witterungsbeständigkeit. Anforderungen an den Blendschutz können aber nicht erfüllt werden, sodass vor allem bei Bildschirmarbeitsplätzen ein zusätzlicher Blendschutz erforderlich ist. Die Verwendung einer Sonnenschutzverglasung allein ermöglicht deshalb häufig kein ausreichend behagliches Innenklima und macht weitere Maßnahmen erforderlich, beispielsweise einen innenliegenden Blendschutz. Dieser kann durch reflektierende Eigenschaften auf der zur Verglasung liegenden Seite auch den g-Wert weiter verbessern. Ein niedriger g-Wert verringert auch das Tageslichtangebot, sodass eine möglichst hohe Lichttransmission bei gleichzeitig niedrigem g-Wert gewünscht ist. Das Verhältnis von Lichttransmission TL zum Gesamtenergiedurchlassgrad der Verglasung „g“ bezeichnet man als Selektivität S. Außerdem reduzieren Sonnenschutzgläser die in der Heizperiode erwünschten solaren Gewinne.

Bedrucktes Glas

Die Bedruckung von Glas ist eine weitere Möglichkeit für Glas als Sonnenschutzelement. Siebdrucke werden auf die Innenseite der äußeren Scheibe einer Verglasung aufgebracht und in Kombination mit einer Wärme- oder Sonnenschutzschicht verwendet. Der Siebdruck kann die Funktion des Blendschutzes nur bedingt übernehmen, weil der Bedeckungsgrad i.d.R zu gering ist. Der Zusammenhang zwischen dem g-Wert der Verglasung und dem Bedruckungsgrad kann in guter Näherung als linear angenommen werden. Der g-Wert ist von der eingesetzten Beschichtung, Siebdruckfarbe und Bedruckungsgrad abhängig. Wichtig ist die Ermittlung der raumseitigen Oberflächentemperatur, die sich durch Absorption ergibt und die den thermischen Komfort maßgeblich beeinflusst. Die Systeme können durch kalorimetrische Messverfahren gut charakterisiert werden.

Diagramm zum Einfluss des Bedruckungsgrads von Siebdruckglas auf den Gesamtenergiedurchlassgrad (g-Wert). Auf der x-Achse ist der Bedruckungsgrad in Prozent, auf der y-Achse der g-Wert dargestellt. Mit steigendem Bedruckungsgrad von 0 % bis 100 % sinkt der g-Wert von etwa 0,27 auf 0,04. Dargestellt sind Messwerte nach EN 410 und kalorimetrisch ermittelte g-Werte. Eingebundene Fotos zeigen Beispieloberflächen mit Bedruckungsgrad 31 % und 69 %. Tabelle unterhalb des Diagramms listet die zugehörigen Messwerte und die Farbe des Siebdrucks (grau hell) auf.
Bild 2: Abhängigkeit des g-Wertes vom Bedruckungsgrad (Den linearen Zusammenhang zwischen Bedruckungsgrad und g-Wert nach EN 410 wird durch obige Darstellung aufgezeigt. Der Gesamtenergiedurchlassgrad bei einem Bedruckungsgrad von 31 % und 69 % wurde durch geometrische Gewichtung der Werte bei 0 % und 100 % Bedruckung ermittelt. Zusätzliche kalorimetrische Messungen an einem Isolierglas zeigen eine gute Übereinstimmung mit den gerechneten Werten.) (Quelle: ift Rosenheim)
Teiltransparente Photovoltaik-Module in einer gebogenen Dachkonstruktion. Sonnenlicht scheint durch die zwischen den Solarzellen liegenden Glasflächen, wodurch gleichzeitig Energiegewinnung und natürliche Belichtung ermöglicht werden. Beispiel für gebäudeintegrierte Photovoltaik (BIPV) in einer architektonischen Stahl-Glas-Struktur.
Bild 3: PV-Module bieten Sonnenschutz und produzieren gleichzeitig Strom (Quelle: ertex solartechnik GmbH, Amstetten)

Gebäudeintegrierte Photovoltaik (BIPV)

Eine interessante Option sind Glas-PV-Module, deren Verschattung und Lichttransmissionsgrad sich durch eine unterschiedliche Belegung und Verteilung der PV-Zellen variieren lässt. Gerade bei Dachverglasungen von Atrien lassen sich Sonnenschutz und Energiegewinnung so ideal kombinieren. Bei nicht rechteckigen Formen ist die Belegung mit PV-Modulen schwieriger. Für den Einsatz eignen sich auch PV-Module in Dünnschichttechnologie, weil diese im Format flexibler herstellbar sind und sich die Lichttransmission, die Gestaltung, die Farbgebung und Transparenz gut variieren lässt. Dies geht jedoch zu Lasten des elektrischen Wirkungsgrades.

Die Bestimmung von g-Wert und Lichttransmission erfolgt ähnlich wie bei Siebdruckgläsern. Untersuchungen am ift Rosenheim haben gezeigt, dass der g-Wert von PV-Modulen unter Last, also bei Stromproduktion, gegenüber der lastfreien Messung signifikant besser ist. Die Charakterisierung der strahlungsphysikalischen Eigenschaften sowie die Bewertung des Gesamtenergiedurchlassgrades (g-Wert) sind Bestandteil der nächsten Ausgabe der EN 410, die zukünftig ein standardisiertes Bewertungsverfahren für die Sonnenschutzeigenschaften bietet. 

Bauwerkintegrierte Photovoltaik (BIPV) wird in Deutschland bislang noch als nicht geregeltes Bauprodukt eingestuft, sodass für die Verwendung spezifische bauaufsichtliche Nachweise erforderlich sind. Da BIPV-Module nicht durch harmonisierte europäische Normen abgedeckt sind, benötigen sie in der Regel eine Zulassung.

Elektrochrome Verglasung

Elektrochrome Verglasungen sind als Sonnenschutzglas sehr variabel und der g-Wert und der Lichttransmissionsgrad sind gut skalierbar, aber produktabhängig. Sie sind mit leitfähigen Aktivschichten versehen, beispielsweise in Form von eigens präparierten Polymerfolien oder einer anorganischen Metalloxydbeschichtung, die bei Anlegen einer Spannung ihre Lichtdurchlässigkeit und den Energiedurchlassgrad ändern und von hell auf dunkel wechseln. Bei Umkehrung hebt sich der Effekt auf. Mit solchen schaltbaren Gläsern lassen sich dann Isolierverglasungen herstellen, die auch im verschatteten Zustand noch eine Durchsicht ermöglichen sowie weitere notwendige Eigenschaften erfüllen (Wärme, Schall, Sicherheit etc.). Auch hier ist eine mögliche Erwärmung der raumseitigen Oberflächen durch Absorptionsvorgänge zu beachten. Aufgrund des hochmodernen und komplexen Produktionsprozesses sind die Kosten oft höher als die Kombination von Isolierglas mit einem Sonnenschutz, sodass einige Hersteller die Produktion wieder eingestellt haben. Bei einer Betrachtung der langfristigen Kosten unter Einbeziehung der Kosten von Reinigung, Wartung und Instandsetzung ergäbe sich ein anderes Bild. Doch eine langfristige und nachhaltige Betrachtungsweise wird durch die aktuell geltende Ausschreibungspraxis, bei der die Errichtungskosten im Vordergrund stehen, nicht gefördert. Die neue Bauproduktenverordnung wird jedoch die Betrachtung des gesamten Lebenszyklus einfordern.

Tabelle mit Kennwerten elektrochromer Verglasung in vier Tönungsstufen: hell, leicht, mittel und dunkel. Für die Lichttransmission liegen die Werte bei 54 %, 16 %, 5 % und unter 1 %. Der Energiedurchlassgrad (g-Wert) sinkt entsprechend von 0,36 über 0,09 und 0,05 auf 0,03. Der Wärmedurchgangskoeffizient (U₉-Wert) bleibt in allen Tönungsstufen konstant bei 0,6 W/m²K.
Tabelle 1: Kennwerte elektrochromer Verglasung am Beispiel des Dreifachisolierglases
SageGlass Classic (Bildquelle: SageGlass/Saint Gobain)
Schematische Darstellung des Aufbaus einer elektrochromen Verglasung (SageGlass). Von außen nach innen: Außenscheibe, Laminierfolie, niedrige Emissionsschicht, elektrochrome SageGlass-Beschichtung, Hohlraum und Innenscheibe. Die elektrochrome Beschichtung besteht aus mehreren Metallschichten, die durch Anlegen einer geringen elektrischen Spannung ihre Lichtdurchlässigkeit und den Sonnenfaktor des Glases verändern.
Bild 4: Prinzipieller Aufbau einer elektrochromen Verglasung (Bsp. SageGlass mit Transparenz in jeder Helligkeitsstufe und weitestgehender Farbneutralität bei SageGlass „RealTone“) (Quelle: SageGlass/Saint Gobain)
Moderne Bürogebäudefassade mit elektrochromer Verglasung. Die großflächigen Glasflächen zeigen unterschiedliche Tönungsstufen, die sich automatisch an Licht- und Wärmeeintrag anpassen. Gebäude der Firma Otto Fuchs mit energieeffizienter, dynamischer Fassadentechnologie zur Steuerung von Tageslicht und Sonneneinstrahlung.
Bild 5: Elektrochrome Verglasung (Bilder: Christian Eblenkamp)
Innenansicht eines modernen Büroraums mit großflächiger elektrochromer Verglasung. Die Fenster zeigen unterschiedlich getönte Bereiche zur automatischen Steuerung von Tageslicht und Sonneneinstrahlung. Arbeitsplatz mit höhenverstellbarem Schreibtisch, Bürostuhl und Computerausstattung, Blick auf eine begrünte Umgebung.
Bild 6: Elektrochrome Verglasung (Bilder: Christian Eblenkamp)