1. Außenwände

Glasdoppelfassade

Glasdoppelfassaden (GDF) bestehen aus 2 Schalen, die durch einen Zwischenraum voneinander getrennt sind, wobei die Innenschale stets die primäre Hüllfunktion übernimmt, die Außenschale grundsätzlich nur ergänzenden Charakter hat. Hauptzielsetzung von Glasdoppelfassaden ist es, einen zusätzlichen, thermisch und akustisch wirksamen Luftpuffer zu schaffen. Die Technologie der Glasdoppelfassade ist auf das Kastenfenster zurückzuführen, es muss sich aber nicht unbedingt um zwei Glasfassaden handeln. Dies stellt zwar den klassischen Fall dar, jedoch kann eine Glasfassade auch vor eine massive Wand gestellt werden.

Der entstehende Fassadenzwischenraum, der für die Verbesserung des Wärmedurchgangskoeffizienten verantwortlich ist, kann nach außen oder innen belüftet oder auch unbelüftet sein, derartige Fassaden sind deshalb eng mit dem Lüftungskonzept des Gebäudes verknüpft. Geschlossene Außenverglasungen mit mechanischer Luftführung verbessern insbesondere die Schallschutzwirkung gegen Außenlärm. Weniger aufwändige, dauerbelüftete, nicht steuerbare Fassadenzwischenräume haben die geringste Energieeinspar- und Schallschutzwirkung, ermöglichen jedoch natürliche Fensterlüftung auch bei hohen, windexponierten Gebäuden über einen großen Zeitraum des Jahres. Regulierbare Systeme (sensorgesteuerte, motorisch bedarfsweise verschließbare Lüftungsöffnungen) zur Belüftung des Fassadenzwischenraumes verbessern die Reaktionsfähigkeit auf sich jahreszeitlich und täglich verändernde klimatische Bedingungen.
Doppelschalige Fassaden stellen neue Anforderungen an ein integriertes Planungs- und Energiekonzept eines Gebäudes. Strömungssimulationen zur Feststellung der aero- und thermodynamischen Verhältnisse am und im Baukörper geben Aufschluss über lokale Klimabedingungen und zu erwartende Auswirkungen durch und auf das Gebäude.

Die äußere Glashülle besteht in den meisten Fällen aus einer Einfachverglasung, vereinzelt kommen bei aufwändigeren Lösungen auch Zweischeiben-Isolierverglasungen zum Einsatz.

Der Fassadenzwischenraum erfüllt als Luftraum die für das System wesentliche Funktion der indirekten Belüftung der Innenräume. Über Lüftungsöffnungen zur Be- und Entlüftung des Zwischenraumes und für den notwendigen Luftwechsel der Raumluft tritt die Frischluft ein und gelangt über Fensteröffungen der Innenfassade in die Innenräume.

Doppelfassaden als vollflächige, zweihäutige Glasfassaden werden hinsichtlich ihrer Lüftungsmöglichkeiten unterschieden:

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Pufferfassaden
Geschlossene Systeme ohne Lüftungsöffnungen nach innen oder außen, wobei die zweite, äußere Glasfassade ähnlich wie beim Kastenfenster eine Zwischentemperaturzone als ,,stehende Luftschicht" zur Verbesserung des winterlichen Wärmeschutzes ausbildet. Vorteilhaft sind ein erhöhter Schutz der Innenräume und der Innenschale vor Lärm und die geschützte Unterbringungsmöglichkeit von Sonnenschutzanlagen. Nachteilig wirken sich die erhebliche Aufheizung des Fassadenzwischenraumes und der Innenschale im Sommer aus. Deshalb eignen sich Pufferfassaden vornehmlich für nordorientierte Fassadenflächen.

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Abluftfassaden
Mit Abluftöffnungen aus dem Fassadenzwischenraum und Zuluftzuführung aus dem Innenraum versehene Systeme, die aus einer außen liegenden Klimahülle mit Isolierverglasung ohne Fensteröffnungen und einer innenliegenden Einfachverglasung, die nur zur Reinigung öffenbar ist, bestehen. Der Luftzwischenraum wird mit warmer, vorkonditionierter Raumluft auch zur Verhinderung von Tauwasserbildung durchströmt, diese wird zu einer Klimaanlage zurückgeführt. Vorteilhaft ist der Schutz von Sonnenschutzanlagen vor direkter Bewitterung durch den Luftzwischenraum, verbesserte Schallschutzeigenschaften und eine Steigerung der Behaglichkeit in Fassadennähe durch die erhöhte Oberflächentemperatur der Innenseite der Innenschale. Abluftfassaden werden vorwiegend bei hohen Belastungen durch Wind und starken Schall- und Schadstoffemissionen und dem zwingenden Ausschluss öffenbarer Fenster eingesetzt.

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Zweite-Haut-Fassaden
Mit Lüftungsöffnungen nach innen und außen für natürliche Lüftung versehene Systeme, bei denen zweite, nicht tragende vorgehängte transparente Verglasungsebenen eine Zwischenzone aufweisen, aus der über öffenbare Fenster Frischluft zugeführt und in der Reinigungs- und Wartungsstege für die gesamte Fassade untergebracht werden können. Die außen liegende Schale besteht überwiegend aus punktgehaltener Einscheibenverglasung, die innere aus Isolierglas.
Zweite-Haut-Fassaden sind als regulierungsfähige Systeme ausgebildet, wobei auf eine Vollklimatisierung vielfach verzichtet werden kann. Vorteilhaft sind die über geöffnete Fenster in den Jahresübergangszeiten individuell beeinflussbaren Wärmegewinne, die mögliche Nachtauskühlung der Massivbauteile im Sommer und die witterungsgeschützte Unterbringung von Sonnenschutzanlagen. Die Abführung der sich im Fassadenzwischenraum erwärmenden Luft kann je Einzelfenster, geschossweise oder über die gesamte Fassadenhöhe erfolgen, wobei auch Mischformen möglich sind. Zweite-Haut-Fassaden können auch in windexponierten, emissionsbelasteten Bereichen über öffenbare Fenster verfügen.

Jedoch sind neben den Vorteilen des Wärmeschutzes und Schallschutzes für die Glasdoppelfassade auch einige Nachteile zu nennen:

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Im Sommer kann es bei Pufferfassaden zu sehr unangenehmen Innenraumtemperaturen kommen. Die erwärmte Luft im Zwischenraum kann nicht durch das Glas nach außen entweichen. Dieses Phänomen wird als "Treibhauseffekt" bezeichnet (siehe hierzu auch unter → Strahlungseigenschaften von Gläsern in den Grundlagen). Dadurch kann eine Zu- und Abluftanlage für den Luftzwischenraum nötig werden.

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Durch eine höhere Temperatur im Luftzwischenraum wird auch die Oberflächentemperatur an der Innenschale - und somit auch die Innenraumtemperatur - höher. Dies kann dann sogar eine komplette Kühlung des Gebäudes erforderlich machen.

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Das Problem des Feuerüberschlags über den Luftzwischenraum ist baukonstruktiv zu lösen.

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Über den Fassadenzwischenraum kann es durch Schallübertragung zum sogenannten "Telefoneffekt" von Geschoss zu Geschoss kommen.

<u>Bild 1.2.4-2:</u>

Schematische Darstellung einer Glasdoppelfassade bei bestehender Glasfassade


Bild 1.2.4-2 zeigt den Aufbau einer Glasdoppelfassade, bei der beide Schalen aus Glasfassaden bestehen. Dies stellt den klassischen Fall einer Glasdoppelfassade dar. Vor die schon bestehende Fassade wird in einem gewissen Abstand (ca. 30-100 cm) eine zweite Glasfassade angebracht. Die beiden Glasfassaden ermöglichen eine große Wärmeeinstrahlung durch diese hindurch in die Innenräume, wodurch ein Sonnenschutzsystem sinnvoll werden kann. Dieses kann gegebenenfalls im Luftzwischenraum untergebracht werden.

Bild 1.2.4-3 zeigt den Aufbau einer Glasdoppelfassade, die als Innenschale eine Massivwand besitzt. Auch solch eine Konstruktion ist möglich und die bauphysikalischen Prinzipien sind dieselben. Eine massive Innenschale hat aber gegenüber der oben dargestellten Variante den Vorteil, dass die Massivwand im Sommer Wärme zeitversetzt und vor allem gedämpft in die Innenräume weitergibt (siehe hierzu in den Grundlagen unter → Periodische Temperaturschwankungen).

<u>Bild 1.2.4-3:</u>

Schematische Darstellung einer Glasdoppelfassade mit massiver Innenschale

Glasdoppelfassaden sind bauphysikalisch gesehen sehr komplex, da viele Bereiche miteinander in Interaktion stehen. Die Luftströmung im Luftzwischenbereich ist schwer zu beschreiben. Doppelschalige Fassaden stellen neue Anforderungen an ein integriertes Planungs- und Energiekonzept eines Gebäudes. Deswegen ist die Planung einer Glasdoppelfassade eine anspruchsvolle Aufgabe und Planungsfehler können zu Unbehaglichkeit und hohen Energieverbräuchen (Zu- und Abluftanlage, Kühlung des Gebäudes,...) führen. Strömungssimulationen zur Feststellung der aero- und thermodynamischen Verhältnisse am und im Baukörper geben Aufschluss über lokale Klimabedingungen und zu erwartende Auswirkungen durch und auf das Gebäude.

<u>Wärme:</u>
Für eine Verbesserung der wärmetechnischen Eigenschaften der Wand ist der Luftzwischenraum zwischen den beiden Fassaden verantwortlich. Dieser erwärmt sich gegenüber der Außentemperatur. Somit erhöht sich die Oberflächentemperatur der Innenschale, was auch zu einer höheren Innenraumtemperatur führt. Dieser Effekt kann, wie oben beschrieben, im Sommer auch zu unbehaglichen Temperaturen führen. Dies muss bei der Planung berücksichtigt werden.

Berechnung des U-Wertes

Berechnung des mittleren U-Wertes

<u>Feuchte:</u>
Durch die außenseitige zusätzliche Glasfassade wird die Temperatur in der ursprünglichen Außenwand und somit auch an der Innenoberfläche der Wand erhöht. Die Erhöhung der Bauteiloberflächentemperatur im Innern hat einen besseren Schutz vor → Oberflächentauwasser zur Folge. Durch die Erhöhung der Temperatur im Innern des Bauteils sinkt auch die Gefahr, dass sich dort Tauwasser ansammelt.

Berechnung des Sättigungsdampfdrucks

Durchführung des Glaser-Verfahrens

<u>Schall:</u>
Glasdoppelfassaden werden oft aus Gründen des Schallschutzes errichtet, um die Räume hinter der ursprünglichen Fassade vor Verkehrslärm oder anderen Lärmarten zu schützen.

Aus → Tabelle AS-10 können bewertete Schalldämm-Maße verschiedener Gläser entnommen werden.

Berechnung der Resonanzfrequenz

Berechnung der Koinzidenzgrenzfrequenz


<u>Achtung:</u>

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Die innere Abdichtung muss luftdicht ausgeführt sein, damit bei anliegendem Winddruck keine Kaltluft zu unangenehmen Zugerscheinungen im Inneren führt und feuchte und warme Raumluft nicht in die Anschlussfuge gelangen kann; dies könnte während der Heizperiode Feuchteschäden durch Kondensation verursachen.

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Die mittlere Abdichtung zwischen Glaselementrahmen und Tragkonstruktion muss vollständig mit wärme- und/oder schalldämmendem Material gefüllt sein.

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Die äußere Abdichtung muss schlagregendicht ausgeführt sein, um den Eintritt von Feuchte durch Witterungseinflüsse zu verhindern; das Abdichtungsmaterial sollte diffusionsoffen sein, damit in der Konstruktion vorhandene Feuchte wieder abgegeben werden kann.

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Die Glaselementkonstruktion einschließlich der Verbindungselemente zum Baukörper muss alle planmäßig auf sie einwirkenden Kräfte aufnehmen und an die tragenden Bauteile des Baukörpers abgeben können.

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Äußere Einflüsse, wie Bauwerksbewegungen, dürfen die Abdichtungen nicht in ihrer Funktion beeinträchtigen.

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Die freitragenden Rahmenteile wie Pfosten, Riegel und Blendrahmen sind so zu dimensionieren, dass die Verformungen der Rahmenteile unter Lasteinwirkung nicht zur Beschädigung der Verglasung oder zu anderen Einschränkungen der Gebrauchstauglichkeit führen.

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Da die einzelnen Komponenten einer Glasdoppelfassade großen Temperaturschwankungen ausgesetzt sind, müssen materialabhängig konstruktive Maßnahmen ergriffen werden, um die daraus entstehenden geometrischen Veränderungen der Bauteile (Dehnungen und Verkürzungen) möglichst spannungsfrei aufzunehmen; insbesondere Anschlüsse von Bauteilen sind daraufhin zu untersuchen.

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Brandschutzgefährdungen durch Rauchlängsleitung, Wärmestrahlung und Flammenüberschlag über den Fassadenzwischenraum muss durch feuerwiderstandsfähige Unterteilungen und automatische Sprinkleranlagen innerhalb der Räume begegnet werden.


<u>Normen und Richtlinien:</u>[1]

  • EnEV
  • DIN 4102 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen
  • DIN 4108 Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden
  • DIN 18202 Toleranzen im Hochbau - Bauwerke
  • DIN 18055 Fenster - Fugendurchlässigkeit, Schlagregendichtheit und mechanische Beanspruchung
  • DIN 18516 Außenwandbekleidungen, hinterlüftet
  • DIN 18545 Abdichten von Verglasungen mit Dichtstoffen
  • DIN 1259 Glas
  • DIN 52452 Prüfung von Dichtstoffen für das Bauwesen ­- Verträglichkeit der Dichtstoffe
  • DIN 52619 Bestimmung des Wärmedurchlaßwiderstandes und Wärmedurchgangskoeffizienten von Fenstern
  • DIN 18335 VOB Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleistungen - Teil C: Allgemeine Technische Vertragsbedingungen für Bauleistungen (ATV) - Stahlbauarbeiten
  • DIN 18351 VOB Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleistungen - Teil C: Allgemeine Technische Vertragsbedingungen für Bauleistungen (ATV) - Vorgehängte hinterlüftete Fassaden
  • DIN 18360 VOB Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleistungen - Teil C: Allgemeine Technische Vertragsbedingungen für Bauleistungen (ATV) - Metallbauarbeiten
  • DIN 18361 VOB Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleistungen - Teil C: Allgemeine Technische Vertragsbedingungen für Bauleistungen (ATV) - Verglasungsarbeiten
  • DIN EN 1096 Glas im Bauwesen - Beschichtetes Glas
  • DIN EN 1279 Glas im Bauwesen - Mehrscheiben-Isolierglas
  • DIN EN 12207 Fenster und Türen - Luftdurchlässigkeit
  • DIN EN 12208 Fenster und Türen - Schlagregendichtheit
  • DIN EN 12210 Fenster und Türen - Widerstandsfähigkeit bei Windlast
  • DIN EN 13022 Glas im Bauwesen - Geklebte Verglasungen
  • DIN EN 13116 Vorhangfassaden - Widerstand gegen Windlasten - Leistungsanforderungen
  • DIN EN 13119 Vorhangfassaden - Terminologie
  • DIN EN 13830 Vorhangfassaden - Produktnorm
  • DIN EN 14019 Vorhangfassaden - Stoßfestigkeit - Leistungsanforderungen
  • BFS Merkblatt Nr. 23 Technische Richtlinien für das Abdichten von Fugen im Hochbau und von Verglasungen

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0"><tr><td><a href="http://www.bauphysikalische-altbaumodernisierung.de/Index.html" target="_top"></a></td><td><a href="http://www.bauphysikalische-altbaumodernisierung.de/Baukonstruktionen.html" target="_top"></a></td><td><a href="http://www.bauphysikalische-altbaumodernisierung.de/Objektbeispiele.html" target="_top"></a></td><td><a href="http://www.bauphysikalische-altbaumodernisierung.de/Grundlagen.html" target="_top"></a></td><td><a href="http://www.bauphysikalische-altbaumodernisierung.de/Glossar.html" target="_top"></a></td><td><a href="http://www.bauphysikalische-altbaumodernisierung.de/Rechentools.html" target="_top"></a></td><td><a href="http://www.bauphysikalische-altbaumodernisierung.de/Fotogalerie.html" target="_top"></a></td><td><a href="http://www.bauphysikalische-altbaumodernisierung.de/Planunterlagen.html" target="_top"></a><td><td colspan="3"><a href="http://www.bauphysikalische-altbaumodernisierung.de/Index.html" target="_top"></a></td></tr><tr><td><a href="http://www.bauphysikalische-altbaumodernisierung.de/Index.html" target="_top"></a></td></tr></table>


[1] ohne Anspruch auf Vollständigkeit