Moderne Glasfassaden

Architekten und Ingenieure stehen vor grossen Herausforderungen: In der modernen Architektur sind Glasfassaden, die für Helligkeit sorgen und Gebäude repräsentativer wirken lassen, immer gefragter. Prognosen zufolge sollen allein im Jahr 2021 weltweit 1,33 Milliarden Quadratmeter neue Fassaden verbaut werden. Das entspricht in etwa der Fläche des Stadtgebiets von London. Das Problem: Vor allem im Sommer benötigen Gebäude mit Glashülle viel Energie, um die Raumtemperatur erträglich zu halten. Klimaanlagen sind wahre Stromfresser und massgeblich verantwortlich dafür, dass Gebäude in den Industrieländern rund 40 Prozent aller Kohlendioxid-Emissionen verursachen.Schaltbare FassadenWer mit Glas plant, muss deshalb darauf achten, dass es mit Zusatzfunktionen zur Verschattung und Klimasteuerung ausgestattet ist. Dies gilt umso mehr, als die Länder im Rahmen ihrer Klimaschutzziele immer weniger Emissionen erlauben. So haben sich die Mitgliedsstaaten der Europäischen Union darauf verständigt, dass Neubauten ab 2020 fast keine Energie mehr für Heizung, Warmwasser, Lüftung und Kühlung benötigen und den restlichen Energiebedarf selbst decken. Multifunktionale Fassaden können Abhilfe schaffen. «Viele Elemente wie Steuerung oder Sonnenschutz waren in der Vergangenheit schon in die Fassade integriert. In der Zukunft werden weitere Funktionen dazukommen», sagt der Stuttgarter Architekt Stefan Behnisch. Dazu zählt er Beleuchtungselemente, Wärmetauscher zur Produktion von Solarwärme sowie Elemente der mechanischen Be- und Entlüftung.Bisher sind derartige Hüllsysteme kein Standard, weil Fassaden noch stark in einzelnen Komponenten betrachtet und die Bauteile von verschiedenen Herstellern entwickelt werden. Planer müssen sie deshalb aufwendig selbst miteinander kombinieren. Doch das könnte sich bald ändern, denn Industrie und Forschung haben den Bedarf erkannt und fokussieren inzwischen stärker auf die Entwicklung integrierter Lösungen. «Fassaden haben ein konstantes physikalisches Verhalten, obwohl sich die Bedingungen aussen wie innen ständig ändern», sagt der Bauingenieur und Architekt Werner Sobek, Leiter des Instituts für Leichtbau, Entwerfen und Konstruieren der Universität Stuttgart. «Man würde sich doch also eigentlich wünschen, dass man die Fassade schalten und an das, was aussen und innen passiert, anpassen kann.»Mit AbsaugsystemEinige Bauprojekte wie das 67 Meter hohe, 16-geschossige Automation Center der Firma Festo aus dem süddeutschen Esslingen liefern bereits einen Vorgeschmack auf die künftige Architektur. Es wurde Ende 2015 offiziell eingeweiht und folgt einem ausgeklügelten Energiekonzept. Seine Glasfassade mit einer Gesamtfläche von 8500 Quadratmetern ist als sogenannte Abluftfassade konzipiert, bei der die Luft zwischen dem inneren Blendschutz, den Aluminiumbauteilen der Elementfassade und der Verglasung permanent abgesaugt wird. Dadurch kann Sommerhitze gar nicht erst bis in die Innenräume vordringen – der Kühlbedarf sinkt.Gedimmtes Glas – neue EntwicklungenFür zusätzlichen Licht- und Wärmeschutz sorgt im neuen Festo-Hochhaus sogenanntes elektrochromes Glas, das sich nach Bedarf dimmen lässt und Sonnenstrahlen abblocken kann. Insgesamt 441 sogenannte Sandwich-Scheiben mit einer Gesamtfläche von 1000 Quadratmetern wurden installiert. Ihre Innenseite ist mit einer hauchdünnen Schicht aus Wolframoxid-Nanopartikeln bedampft. Wird eine elektrische Spannung angelegt, färbt sie sich blau und reduziert so die Lichtdurchlässigkeit. Das geschieht im Automation Center über die Gebäudeleittechnik voll automatisch, sobald Sensoren das Signal dazu geben, kann aber auch manuell per Knopfdruck oder Touchscreen erfolgen. Die Schaltzeit von der hellsten bis zur intensivsten Färbung gibt der Hersteller Econtrol-Glas mit 20 bis 25 Minuten an. Im gedimmten Zustand würden nur noch zwölf Prozent der Strahlung durchgelassen, der Rest reflektiere an den Partikeln.Econtrol-Glas hat in Europa bereits fünf Projekte der gleichen Grössenordnung mit insgesamt 15 000 Quadratmetern schaltbarem Fensterglas ausgestattet. Und die Nachfrage steigt. «Das Bewusstsein für energieeffiziente Gebäude hat sich verbessert», sagt Geschäftsführer Hartmut Wittkopf. Zur Wirtschaftlichkeit von elektrochromem Glas erklärt er, dass es in der Anschaffung zwar teurer sei als herkömmliches Isolierglas und für das Schalten zusätzlicher Strom verbraucht werde. Dennoch mache sich eine Anschaffung bezahlt, weil durch das Licht- und Temperaturmanagement die Energieeffizienz eines Gebäudes entscheidend verbessert und auf äussere Verschattung wie Jalousien verzichtet werden könne. «Wir gehen davon aus, dass sich Econtrol-Glas nach durchschnittlich vier bis sechs Jahren rechnet», sagt Wittkopf.Neue Lösungen mit FlüssigkristallenEcontrol-Glas ist nicht das einzige Unternehmen, das elektronisch tönbare Fassadenelemente anbietet. Auch Sage Saint-Gobain produziert diese Technik. Der deutsche Wissenschafts- und Technologiekonzern Merck verfolgt eine andere Variante von schaltbarem Glas. Gemeinsam mit Industriepartnern erprobt er Fensterscheiben, die noch schneller auf Lichtveränderungen reagieren sollen als vergleichbare schaltbare Glaslösungen. Dazu verwendet Merck eine Mischung aus Flüssigkristallen, die auch in Displays von Fernsehern, Laptops oder Smartphones eingesetzt werden.