Glas und Wärme

Solare Energie gelangt beinahe ungehindert durch das Glas in den Raum und trifft dort auf Materie (Teilchen), dabei entsteht Wärme!

Diese Wärme kann während der Heizperiode unmittelbar als Raumwärme genutzt werden.
In warmen Jahreszeiten droht jedoch Gefahr der Überwärmung, wenn die Sonneneinstrahlung nicht in ausreichendem Maße vom Gebäude selbst über Speichermassen absorbiert  und die gespeicherte Wärme nicht weggelüftet werden kann.

Abhängig von der Jahreszeit, Tageszeit, Bauweise, Ausrichtung der Fassade und Glasflächenanteil ist es wichtig, den Energieeintrag der Sonne über transparente Flächen im Griff zu haben und kontrolliert ins Gebäude zu lassen. Dies vor allem um den Bewohnern ein behagliches Raumklima zu sichern und die Energieeffizienz eines Gebäudes zu steigern!

Energiebilanz von Glasflächen

Während der Heizperiode können Wärmeverluste über Glasflächen durch solare Zugewinne teilweise kompensiert werden. Bei der Glaswahl ist daher darauf zu achten, dass die Wärmeverluste gering und die Solargewinne hoch sind (niedriger U-Wert, hoher g-Wert). Da die U-Werte der besten Verglasungen bedeutend schlechter sind als jene von gut gedämmten Wänden kommt es auch auf die richtige Wahl des Fensterflächenanteiles an. Darüber hinaus sollte das über die Fensteröffnungen eindringende Licht, Räume so gut und lange wie möglich ausleuchten (Glas mit maximaler Lichttransmission wählen).

Außerhalb der Heizperiode bzw. in den warmen Jahreszeiten ändern sich die Anforderungen bei direkter Sonneneinstrahlung. Vor allem der Energiedurchlass der Verglasung (g-Wert) sollte nun möglichst niedrig sein, damit das Überwärmungsrisiko nicht zu hoch wird; zugleich ist jedoch auf eine hohe Tageslichttransmission zu achten um auch an Tagesrandzeiten auf den Kunstlichteinsatz (Wärmeabstrahlung) verzichten zu können.

Die physikalischen Eigenschaften von Glas (Wärmeverlust, Energieeintrag und Lichttransmission) werden in der Planungsphase festgelegt und sind nach Einbau nicht mehr veränderbar. Eine Verglasung kann sich den wechselnden Außenbedingungen nicht anpassen. Sie ist entweder auf Winter- oder Sommerklima eingestellt.

Verglasung winter- und sommertauglich zu optimieren bedarf eines Reglers, der den Wärmeverlust, den Energieeintrag und die Lichttransmission bedarfsgerecht einstellt. Dynamische Sonnenschutzprodukte wie Jalousien, Rollläden oder Markisen übernehmen das Energie- und Lichtmanagement einer Verglasung.

Wärmeschutzglas

Über Fenster ging bis zur ersten Energiekrise in den 1970er Jahren ein Großteil der Heizwärme verloren. Der Wärmedurchgangswert (U-Wert) lag bei 5 W/m²K! Dieser "Qualitätsmangel" ließ auch keine großflächigen Verglasungen zu.
Durch die Entwicklung von Zweischeibenglas, das in weiterer Folge durch Aufbringung einer Sperrschicht (Low-E) zum Zweischeiben-Wärmeschutzglas bzw. Isolierglas wurde, gelang es sukzessive den Wärmedurchgangskoeffizienten bzw. den U-Wert auf ca. 1,1 w/m²K zu reduzieren.
Moderne Passivhausgläser (3-Scheiben-Wärmeschutzglas) erreichen U-Werte von 0,5 W/m²K (Vergleich U-Wert Passivhauswand <0,15 /m²K).

Wärmeschutzgläser lassen die Sonnenstrahlung zum Großteil durch, behindern jedoch das Entweichen der Raumwärme; die bedampften, unsichtbaren Metalloxidschichten wirken quasi wie eine Sperrschicht für bestimmte Wellenlängen!

Sonnenschutzglas

Sonnenschutzglas ist auch ein Wärmeschutzglas, es lässt jedoch weniger solare Energie in das Gebäude. Moderne Sonnenschutzgläser arbeiten selektiv, d. h. sie lassen nur bestimmte Strahlungsanteile durch; Infrarot wird durch Beschichtungen zur Gänze reflektiert, währen Tageslicht und UV zur Gänze oder teilweise durchgelassen werden. Allein durch die Selektion von infraroter Sonnenstrahlung wird der Wärmeeintrag um ca. 20 Prozentpunkte reduziert! Sonnnenschutzgläser die auch Spektren des Tageslichtes ausfiltern, reduzieren die solaren Gewinne auf unter 30%. Das kann als ausreichend beurteilt werden, um an warmen Tagen Gebäude einigermaßen vor Überwärmung zu schützen, nicht jedoch an heißen Tagen. Die Klimaprognosen gehen davon aus, dass Tage mit Temperaturen über 30°C beträchtlich zunehmen werden und somit die Qualität des Sonnenschutzes noch wichtiger wird, der Energieeintrag an Tagen mit Überwärmungsrisiko sollte so gering wie möglich, aber nicht höher als 15% sein. 

Der Verlust an Tageslicht darf bei entsprechenden Sonnenschutzgläsern nicht außer Acht gelassen werden; dieses Manko durch eine Erhöhung des Glasflächen zu kompensieren führt zu einer Verschlechterung des U-Wertes der Fassade und somit zur Erhöhung des Heizwärmebedarfs.

Sonnenschutzgläser generieren weniger solare Gewinne, weshalb sie für die Passivhausbauweise nicht zugelassen sind (g-Wert > 0,5)!

Die Energiebilanz von Sonnenschutzgläsern ist im Vergleich zum herkömmlichen Wärmeschutzglas  deutlich schlechter. Zwar kann der Kühlbedarf etwas gesenkt werden, durch die reduzierte solare Nutzung erhöht sich jedoch der Heizwärmebedarf Außerdm steigen bei Sonnenschutzgläsern mit geringer Tageslichttransmission die Betriebszeiten für die Beleuchtung, welche auch als teure und unerwünschte interne Wärmequelle zu sehen ist und zusätzlichen internen Kühlbedarf generieren.

Sonnenschutzglas allein bietet auf Grund der physikalischen Grenzen keine ausreichende Antwort auf die aktuellen Klimafragen und Energieziele.