Transparente und transluzente Wärmedämmung

Unter dem Begriff "transparente Wärmedämmung" versteht man halbtransparente (transluzente) Bauteile aus Kunststoff oder vornehmlich Gussglas, die entweder vor eine Hauswand verbaut werden, um so die Wand solar zu erwärmen und die Wärmeverluste des Hauses zu begrenzen oder auch Wärme in den Innenraum über die Hauswand zu führen, und optische Bauelemente, die dem Wärmeschutz dienen und gleichzeitig Helligkeit in den Raum lassen. Hier werden transparente Dämmstoffe vor Allem in Glasfassaden in Einfamilienhäusern bis hin zu Geschäftsgebäuden oder auch Parkhäusern eingesetzt.

Die transparente Wärmedämmung ist als eine Weiterentwicklung der Trombe-Wand zu sehen. Diese nutzt eine geschwärzte massive Speicherwand hinter einer Einfachverglasung, um Sonnenenergie zu absorbieren. Am Tag heizt sich die Wand durch die absorbierte Sonnenstrahlung und den durch die Glasscheibe bedingten Treibhauseffekt auf. Durch Lüftungsklappen kann die so erwärmte Luft bei Bedarf in die innenliegenden Räume geleitet werden. Nachts gibt die Wand einen Teil der gespeicherten Wärme zeitversetzt wieder ab. Ein Nachteil der Trombe-Wand ist jedoch der schlechte Wärmeschutz, sodass sich in Mitteleuropa die solaren Gewinne durch die Wärmeverluste nahezu aufheben.

Bei der transparenten Wärmedämmung hingegen dringen die Sonnenstrahlen durch die lichtdurchlässige (transluzente) Fassade auf die massive Wand. Diese speichert die Sonnenstrahlung als Wärme und gibt sie zeitverzögert an den Raum ab: Tagsüber wird es nicht zu heiß, nachts kühlen die Räume nicht aus. Neben der höheren Dämmwirkung fördern die Strahlungswärme der Wand zudem das Wohlbefinden, sie wird von den meisten Menschen als sehr angenehm empfunden.

Durch geschickte Planung transluzenter Fassaden kann der Energieeintrag durch solare Strahlung den Energieverlust durch das Bauteil übersteigen, so dass der effektive U-Wert negativ ist, d.h. die Wärmegewinne übersteigen dann die Wärmeverluste an diesem Teil der Gebäudehülle. Der effektive U-Wert gibt die Differenz zwischen Wärmeverlusten durch das Bauteil von Innen nach Außen und den Wärmegewinnen der solaren Strahlung von Außen nach Innen an und ist keine unabhängige Materialeigenschaft, sondern wird auch bestimmt durch die Jahreszeiten, die klimatischen Bedingungen des Ortes und die Einstellung der Gebäudeheizung.

Transparente Dämmmaterialien müssen zwei grundsätzliche Eigenschaften erfüllen. Zum einen müssen sie über eine hohe Transparenz im Spektralbereich der Solarstrahlung verfügen, um das Sonnenlicht überhaupt durchlassen zu können. Zum anderen müssen sie wärmedämmend wirken. Während der U-Wert bzw. die Wärmeleitfähigkeit der meisten Dämmstoffe über einen weiten Temperaturbereich jedoch konstant ist, ist die Wärmeleitfähigkeit von transparenten Wärmedämmstoffen temperatur- und dickenabhängig.

Daher eignen sich Kunstoffe aus Polymethylmethacrylat (z. B. Plexiglas, Polycarbonat (PC), Makrolon), Glas wie Gussglas aber auch Silica-Aerogele für die Verwendung innerhalb transparenter Wärmedämmungen. Um Reflexionen zu vermeiden und die Sonnenstrahlen in Richtung der Hauswand zu leiten, eignen sich insbesondere Hohlkammerstrukturen (Kapillaren und Waben) aus Kunststoff oder Glas. Diese besitzen nach dem jetzigen Kenntnisstand eine der effektivsten Materialkombinationen zur gleichzeitig Realisierung einer hohen Wärmedämmung und Transparenz.

Ein typisches transparentes Dämmsystem ist aus mehreren Komponenten aufgebaut. Hierzu zählen u.a.

• der Absorber,
• das Rahmenelement mit Verglasung,
• eine Verschattungskomponente und
• die Befestigungskonstruktion an der Fassade.

Aus diesen Komponenten ergeben sich dann verschiedene transluzente Dämmungssysteme.

Massivwandsystem

Das Massivwandsystem wird bereits heute in der Praxis vielfach eingesetzt und besteht aus dem transluzenten Dämmstoff, einem dunklen Wandanstrich (Absorber) und der Außwand als Speicher. Alle drei Komponenten bilden eine Einheit und sind fest mit dem Gebäude verbunden. Hier wird ein Verschattungssystem nötig.

Konvektives System

Bei diesem System bilden die transparenten Dämmstoffe und der Absorber eine vor die Fassade gehängte Einheit. Wärme wird hierbei durch Strahlung und Konvektion über den Luftspalt an die Hauswand abgegeben. Aufgrund der Hinterlüftung kann hier eine weitere Verschattung entfallen.

Hybride Systeme

Bei hybriden Systemen übernehmen Wärmeträger wie Luft oder Wasser den Wärmetransport. Bei wasserdurchströmten Systemen wird die Wärme in den Pufferspeicher der Heizung abgeführt und unterstützt so die Gebäudeheizung im Winter oder die Warmwasserbereitung im Sommer. Bei luftgeführten Systemen wird die erwärmte Luft über Luftkanäle in die Räume geführt.

Sicht- und Wärmschutz

Häufig werden transparente Wärmedämmungen aus optischen Gründen auch ohne Absorber eingesetzt. Zum einen wird das Tageslicht angenehm gestreut und zum anderen sind die dahinterliegenden Räume blickdicht. So entfällt auch eine störende Schlagschattenbildung und Blendungen. Hinzu kommt der hohe g-Wert bzw. U-Wert , der sonst nur von wenigen Wärmeschutzverglasungen erreicht werden kann. Im Winter geben die transparenten Dämmgläser zudem auch Wärme in den Innenraum ab, während sie im Sommer vor Überhitzung der Räume schützen.

Transparente Wärmedämmungen wurden bereits mit unterschiedlichen Verwendungsschwerpunkten in vielen Praxisprojekten realisiert.

Vorgehängte Fassadensysteme

Transparente Wärmedämmungen eignen sich insbesondere, um als in einem Modulrahmen vorgefertigtes Element innerhalb einer vorgehängten Fassade zum Einsatz zu kommen. Der Rahmen besteht meistens aus Holz und wird durch ein Aluminiumprofil, in welches die vordere Verglasung eingesetzt wird, vor Witterungseinflüsssen geschützt. Rückseitig kann der Wandanschluss durch Dichtungsbänder realisiert werden. Eine zusätzliche Verschattung kann durch Rollos zwischen transparenter Wärmedämmung und Außenscheibe oder durch einen außenliegenden Sonnenschutz hergestellt werden.

Wärmedämmverbundsysteme (WDVS)

Transparente Wärmedämmungen lassen sich auch in ein Wärmedämmverbundsystem integrieren. Ein schwarzer Kleber, auf den das transluzente Dämmmaterial und direkt auf die Massivwand aufgebracht wird, dient dabei als Absorber. Die Oberfläche wird werksseitig bereits mit einem transparenten Glasputz versehen, mit dessen Gestaltung sich die unterschiedlichen Einstrahlungswinkel im Sommer und Winter berücksichtigen lassen, sodass auch eine zusätzliche Verschattung nicht nötig wird. Diese transparente WDVS sind vergleichweise kostengünstig und eignen sich für den Neubau als auch die energetische Gebäudesanierung.

Pfosten-Riegel-Fassade

Ähnlich wie bei einer vorgehängten Fassadenlösung werden die transparenten Dämmungselemente innerhalb einer Pfosten-Riegel-Fassade zwischen die horizontalen Riegel und vertikalen Pfosten eingebaut. Innerhalb dieser Elemente werden das transparente Dämmmaterial sowie ein integrierter Sonnenschutz von einer vorderen und einer hinteren Glasdeckscheibe eingefasst. Der Rand wird mit einem speziellem thermisch getrennten Aluminiumprofil ausgeführt. Aufgrund des hohen Vorfertigungsgrades sind solche transparenten Pfosten-Riegel-Dämmungen montagefreundlich auszuführen. Da sich mit ihnen Bautoleranzen nur schlecht ausgleichen lassen, sind sie insbesondere für den Fassaden-Neubau geeignet.