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Vakuumglas

Vakuumglas ist hocheffizient, was die Wärmedämmung betrifft – dabei ist es zugleich leicht und sehr dünn. Eingesetzt wird Vakuumglas vor allem im Denkmalschutz und bei der Renovierung von Altbauten: Die dünnen Scheiben können in der Regel ohne Schwierigkeiten in die historischen Rahmen eingesetzt werden – und doch halten sie Kälte fern und die Wärme in den Räumen, so dass sie problemlos mit den dickeren, schwereren 3-fach-Isolierglasscheiben mithalten können. Fenster-Preise.net informiert Sie.

Wenn es um Fenster geht, gehört die Wärmedämmung zu den entscheidende Kriterien. Mit effizient gedämmten Fenstern sparen Sie Heizungsenergie und damit bares Geld – zugleich sorgen Sie für verlässlich angenehme Wohn- und Arbeitstemperaturen. So ist es kein Wunder, dass Hersteller, Fensterbauer und bauphysikalische Forschung stetig daran arbeiten, die Wärmedämmung ihrer Produkte weiter zu verbessern.
Letztes Ergebnis dieser Bemühungen ist das Vakuumglas, das weltweit erst seit einigen Jahren auf dem Markt ist.

Die Entwicklung zum Vakuumglas

Dass Forschung und Technik sich nicht auf ihren Lorbeeren ausruhen, zeigt die Entwicklung im Fensterbau. Die Blockade der Wärmeübertragung von Fenstern wurden in den vergangenen Jahren immer weiter optimiert – namentlich:

  • bei der Wärmeleitung – gemeint ist der Wärmetransport durch feste Bestandteile des Fensters wie Rahmen und Rahmenverbund,
  • bei der Wärmekonvektion – dem Wärmetransport durch bewegliche Teilchen wie in der Luft oder der Gasbefüllung des Scheibenzwischenraums,
  • bei der Wärmestrahlung – der Abgabe aufgenommener Wärme von Glas und Rahmenmaterial.

Die Entwicklung zeigt hierbei vom Doppelglasfenster (Marktreife seit den 1950er Jahren) über Isolierglasfenster (seit den 1980ern) und Dreifach-Isolierglasscheiben (ab ca. 2000) zum Vakuumglas (auf dem europäischen Markt erst seit 2005). Interessant ist die erstaunliche Verkürzung der Zyklen bei der Markteinführung wesentlicher Neuerungen in der Fenster-Wärmedämmung – sie zeigt die Innovationsstärke, aber auch das hohe Problembewusstsein zum Wärmeverlust durch Fenster bei den Herstellern.
Im Isolierglas wurde zunächst die Luft im Scheibenzwischenraum von Mehrglasscheiben durch Edelgase ersetzt. Damit konnte der Wärmeverlust durch die Wärmekonvektion verringert werden: Je schwerer die beweglichen Teilchen, umso langsamer und damit insgesamt geringer der Transport von Wärme.

Der nächste logische Schritt in der Entwicklung ist es nun, die gesamte Luft bzw. Gas aus dem Scheibenzwischenraum zu entfernen – denn wo kein Medium, da auch keine Übertragung: Der Wärmetransport über das Fenster entfällt nahezu ganz.

Das erste Vakuumfenster wurde von der schweizer Firma Dörig im Jahr 2001 vorgestellt. In breiter Massenfertigung bieten einige chinesische und japanische Hersteller Vakuumglas im asiatischen Raum seit Mitte der ersten Dekade der 2000er an; der dänische Hersteller Velux hat 2005 ein Vakuum-Fenstersystem auf den Markt gebracht (ein 3-fach-Isolierglas, das einen gasgefüllten und einen vakuumierten Zwischenraum aufweist); die Markenkreis Flachglas GmbH stellte ein weiteres Vakuum-Verbundfenster im März 2012 vor.

Aufbau aktueller Vakuumfenster

Das VIG-Basis-System

Im einfachsten Modell handelt es sich beim Vakuumfenster um ein Zweischeibenfenster, dessen innerer Zwischenraum komplett entleert wurde. Da die Wärmedämmung durch das Vakuum bewerkstelligt wird, können die Scheiben extrem dünn sein – eine Glasdicke von 2 bis 4 mm genügt -, auch der Zwischenabstand muss nicht so groß sein wie bei anderen Mehrscheibensystemen. 0,7 mm Abstand zwischen den Scheiben reichen aus – damit muss ein einfaches Vakuumisolierglas-Fenster (abgekürzt VIG) insgesamt nicht dicker sein als bemerkenswerte 6 bis 10 mm. So lassen sich ohne größere Umbauten des Rahmens ältere Einscheibensysteme durch hochisolierende Fenster ersetzen.
Ergänzt werden können die Scheiben durch Spezialfolien, die verschiedene Aufgaben (Sichtschutz, Sonnenschutz etc.) übernehmen. Komplexere VIG-Systeme mit Folien und Scheiben verschiedener Stärken erreichen eine Tiefe von bis zu 25 mm – was immer noch beachtlich wenig ist; es entspricht bei geringerem Gewicht, der Dicke eines Zweifach-Isolierglases bei gleichzeitiger Wärmedämm-Leistung eines guten Dreifach-Isolierfensters.
Überhaupt, das Gewicht: Bei großen Fensterflächen mit ihren Ansprüchen an die Statik kann das geringere Gewicht der Vakuumfenster durchaus bedeutsam werden: Es liegt auch in der komplexeren Ausführung bei ca. 50% des Gewichts von 3-fach-Isolierglas.

Im Vergleich: Verglasungen
  Verglasung Typische Maße in mm:
Scheibendicke S / Zwischenraum Z
Gewicht in kg/m2
  2-fach Isolierglas S4 / Z16 / S4 20
  3-fach Isolierglas S4 / Z12 / S4 / Z12 / S4 30
  Gehärtetes 3-faches Dünnglas S3 / Z12 / S3 / Z12 / S3 22,5
S3 / Z12 / S2 / Z12 / S3 20
  Vakuumglas S3-4 / Z0,7 / S3-4 15

Die Stützen

Da die Gefahr besteht, dass durch das Vakuum die Scheiben aneinander gezogen werden, muss der Aufbau durch Abstandhalter stabilisiert werden. In der Regel handelt es sich hierbei um rasterförmig angeordnete Stützen. Leider bilden diese Stützen nun ihrerseits Wärmebrücken, so dass an ihr Material und ihre Isolierung wiederum höhere Ansprüche anzulegen sind.

Dabei müssen sie mehrere Aufgaben gleichzeitig erfüllen:

  • Die Abstandhalter müssen pro Quadratmeter einem Druck von 10 Tonnen standhalten,
  • sie sollen eine möglichst geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisen
  • und schließlich sollen sie die Sicht nach Möglichkeit nicht beeinflussen.

Die besten Eigenschaften auf den Gebieten Optik, Thermik und Mechanik weisen Stützen aus Metall auf. Zwar ist die Wärmeleitfähigkeit von Metallstützen ähnlich denen von Glasstützen (Metall = 0,49 W/m² / Glas = 0,51 W/m²), sie sind jedoch im Bereich der Stabilität und Elastizität erheblich sicherer: Auch Hagelschlagsimulationen konnten Metallstützen problemlos standhalten.
Mit einer Auflagefläche von 0,5mm sind die Stützen aus einem Abstand von 1 m für das menschliche Auge nicht sichtbar. Bei geringerem Abstand sind sie nur vor kontrastarmem Hintergrund wahrnehmbar.

Was, wenn Vakuumglas bricht?

Die Wahrscheinlichkeit, dass Vakuumglas bricht, scheint durch die Verwendung von Dünnglas höher als bei herkömmlicher Verglasung. Aus diesem Grund wird im VIG-Verbund in der Regel eigens bei 650° C thermisch gehärtetes Glas eingesetzt. Dass VIG aufgrund des Unterdrucks im Inneren bricht, wird ohnehiin durch die elastischen, aber stabilen Metallstützen (und durch das Raster, in dem sie angebracht sind) verhindert. Glasbruch durch Einwirkung von außen, z.B. durch Steinwurf, Einbruchsversuche, Gewalt wird durch die Verwendung des gehärteten Glases bzw. von Sicherheitsglas verhindert werden.
Sollte die Scheibe dennoch brechen, geschieht das, was auch bei jeder anderen Verglasung geschieht – denn das Vakuum löst sich sofort auf. Eine Implosion oder dergleichen ist nicht zu befürchten.

Bruch von Vakuumisolierglas hat also keine anderen Auswirkungen als gewöhnlicher Glasbruch.

Fazit: Was Vakuumglas leistet – und was es kostet

Vakuumglas erreicht U-Werte von zwischen 1,1 bis zu 0,2. Markttauglich sind derzeit Vakuumglasscheiben mit einem U-Wert von rund 0,5 bis 0,8.
Diese Werte sind vergleichbar mit 3-Scheiben-Isolierglas. Mit Preisen von ca. 150 Euro pro Quadratmeter liegen sie jedoch preislich noch über hocheffektivem Wärmedammglas.
Ein entscheidender Vorteil ist jedoch, wie dünn die Scheiben sind – Vakuumglas ist schon in einer Scheibendicke von ca. 6mm erhältlich. Damit sind sie besonders attraktiv für den Einsatz im Denkmalschutz.
Die Scheiben tragen nicht auf und können problemlos in historische Rahmen eingesetzt werden, die beheizten Räume dahinter aber optimal wärmedämmen.
Zudem sind Vakuumgläser rund 50% leichter als 3-Scheiben-Isolierglas. Das ist nicht allein für die Statik eines Hauses interessant – im Alltag sind diese Fenster auch leichter zu handhaben, zu öffnen und zu schließen.

Ob Vakuumfenster die richtigen Fenster für Ihr Haus sind, weiß Ihr Fensterfachmann:
Lassen Sie sich kostenlos und unverbindlich beraten.

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