Interview: Entwicklung Transluzenter Wärmedämmung (TWD) à la Wacotech

(16.7.2016) Seit 2004 berichtet Baulinks immer wieder über Wacotech und die Entwicklung transparenter / transluzenter Wärmedämmprodukte, die von dem Herforder Unternehmen betrieben wird. Jetzt hat Dipl.-Ing. Oliver Kehl, geschäftsfüh­render Gesellschafter der Wacotech GmbH & Co. KG., 15 Fra­gen rund um diese smarte Art der Wärmedämmung, des Son­nen- und Blendschutzes sowie der Tageslichtnutzung beant­wortet. Das Interview führte Heike Blödorn nach Rücksprache mit verschieden Baufach-Redaktionen.

1. Frage: Was versteht man unter transluzenter Wärmedämmung?

Kehl: Transluzente Wärmedämmung oder TWD bezeichnet Ma­terialien, die eine gute Wärmedämmung mit einer hohen Licht­durchlässigkeit verbinden. Dies können Waben-, Kapillar- und Hohlkammerstrukturen sein oder Aerogele, ein lichtdurchlässiges Granulat. Alle Mate­rialien streuen das einfallende Licht, daher der Name „Transluzente Wärmedämmung”. Es hat sich aber auch der Begriff „Transparente Wärmedämmung“ durchgesetzt. 

2. Frage: Wacotech produziert TWD für Profilglasfassaden. Was gab den Anstoß dazu?

Kehl: Da ich mich schon im Studium mit der Thematik der Wärmedämmung und der Tageslichtnutzung beschäftigt habe, ließ mich dieses Thema nicht mehr los und so haben mein Bruder und ich das Unternehmen gegründet und immer weiter geforscht und entwickelt. Ich hatte immer die Vision, dass sich durch die Entwicklung eines komplett neuen Materials mit guten Eigenschaften mit dem entsprechenden Herstel­lungsverfahren neue Anwendungsgebiete entwickeln lassen. Die muss man natürlich erst finden, dazu braucht man Mut, Zeit und Durchhaltevermögen. Das hat sich ja dann auch bestätigt. Und es können Anwendungsmöglichkeiten entstehen, an die man vorher noch gar nicht gedacht hat.

Angefangen habe ich im Bastelkeller meines Vaters. Später habe ich im Wintergarten meines Großvaters die erste Maschine zur Produktion von Wabenpaneelen entwickelt. Die Maschinen haben wir damals auch verkauft, so kamen die ersten Einnahmen ins Unternehmen.

Im Profilglas kann eine gute Wärmedämmung nur mit transluzenten Wärmedämmeinla­gen erreicht werden. Profilglas ist ein offenes 2-schaliges Glassystem, wobei Entwäs­serungsschlitze im unteren Rahmen für Kondensatabfluss sorgen. Ein Befüllen mit Edel­gas und eine hochselektive Wärmeschutzbeschichtung, wie im Isolierglas eingesetzt, sind im Profilgas technisch nicht machbar.

3. Frage: Wie funktioniert die TWD?

Kehl: Die transluzente Wärmedämmung ist der Natur abgeschaut. Unser Glasgespinst TIMax GL funktioniert wie das Fell eines Eisbären, das lichtdurchlässig und Wärme dämmend ist. Die weißen Haare des Eisbären sind transparent und hohl. Durch Streu­ung und Reflexion gelangt das Sonnenlicht auf die schwarze Haut des Eisbären, wo es in Wärme umgewandelt wird.

TIMax GL ist dem Eisbärenfell optisch ähnlich. Es besitzt eine Lichtdurchlässigkeit von 30 bis 50% und erreicht seine gute Wärmedämmung durch das eingeschlossene, stehende Luftpolster. Zudem absorbiert das Produkt einen großen Teil der Wärme­strahlung im Infrarotbereich. Dies ist eine wichtige physikalische Eigenschaft, um eine gute Wärmedämmung zu erreichen. Das Material besteht aus gesponnenen Glasfasern in Standarddicken von 70 und 100 mm. Es lässt sich komprimieren und füllt daher den Scheibenzwischenraum des Profilglases komplett aus. Der Hauptdämmeffekt wird durch das stehende Luftpolster in der Dämmung erzeugt. Einen weiteren Effekt lie­fert die hohe Absorption der Infrarotstrahlung durch die Glasfasern. 

Foto von David Franck aus dem Beitrag „Tausende Quadratmeter Glasgespinst als Dämmung und Sonnenschutz im Industriebau“ vom 16.7.2016.

4. Frage: Welche Anwendungsmöglichkeiten für die TWD bestehen?

Kehl: Vielen ist der Begriff TWD von der solaren Wandheizung oder Trombe-Wand bekannt, ein System der passiven Solarenergienutzung. Dieses kommt aber nur noch selten zum Einsatz (siehe Grafik dazu aus dem Beitrag Fachverband Transparente Wärmedämmung prägt neuen Begriff: „Solare Umweltwand“ vom 21.1.2005).

Heute überwiegen Anwendungen im Bereich Tageslichtnutzung schwerpunktmäßig im Industrie- und Gewerbebau, in Sportstätten und Schulen, in öffentlichen Gebäu­den und zunehmend in der designorientierten Architektur, hier sogar bei Einfamilien­häusern. Da Profilgas sich bis zu einer Höhe von ca. sechs Metern verlegen lässt und auch für gebogene Fassaden einsetzbar ist, sind die Fassadenöffnungen in der Regel großflächig. Bei großflächigen Verglasungen mit südlicher und westlicher Ausrichtung bietet sich die Verwendung der Wärmedämmung in Kombination mit einer Sonnen­schutzeinlage an. In vielen Fällen kann nach bauphysikalischer Auslegung auf eine außen liegende Verschattung verzichtet werden.

Die TWD wird aber auch in Membrandächern, Lichtbändern oder Sonnenkollektoren eingesetzt. Membrandächer sind leichte und in der Regel lichtdurchlässige Tragwerks­konstruktionen und finden ihren Einsatz in Stadiondächern, Sporthallen, Museen oder Universitäten. Wird die Konstruktion mit zwei Folienhäuten ausgeführt, kann mit TIMax GL als innenliegende Dämmeinlage der Wärmeschutz deutlich verbessert werden.

5. Frage: Gibt es beim Einbringen der TWD Probleme? Kann diese beispielsweise absacken?

Kehl: Nein, dieses Problem besteht heute nicht mehr. Allerdings ist es manchmal schwierig, die Profilglaswand an schwer zugänglichen Stellen zu versiegeln. Dies kön­nen Bereiche hinter Säulen oder Stützen oder vor Dachbalken oder Dachvorsprüngen sein. Für einen guten Zugang empfehlen wir immer einen Abstand vom 30 cm zwischen Glas und Vorbau.

Organische Form mit transluzenter Wärmedämmung: Logistikzentrum der Saegeling Medizintechnik in Heidenau (Foto von Seidel+Architekten, Bild vergrößern)

6. Frage: Wann setzt man welches Profilglas ein und welche Ug-Werte werden erreicht?

Kehl: Profilglas besteht aus U-förmigen Glasbahnen, die in ein Rahmenprofilsystem eingesetzt und seitlich mit Silikon abgedichtet werden, so dass eine durchgehende Glasfassade entsteht. Im Gegensatz zu Glasfassaden in Pfosten/Riegel-Konstruktion können Fensterräume ohne Rastermaß in beliebigen Längen endlos und einer Höhe bis ca. sechs Meter ausgefüllt werden. Hierbei wird Glasbahn neben Glasbahn in ein vor­gefertigtes Aluminium-Rahmensystem verlegt.

Profilglas wird für Warmfassaden in der Regel als zweischaliges System eingesetzt. Das ungedämmte Standardsystem hat einen U-Wert von ca. 2,8 W/m²K. Es wird für Industrieverglasungen ohne größere Anforderungen an den Wärmeschutz eingesetzt. Mit selektiver Hardcoat-Beschichtung (Plus 1,7) wird der U-Wert bis auf 1,8 W/m²K im zweischaligen Profilglas herabgesetzt. Kommt unsere Dämmeinlage TIMax GL zum Einsatz, so erreichen wir im zweischaligen Profilglas im Standardaufbau und einem Scheibenzwischenraum von 55 mm einen U_g-Wert von 1,2 W/m²K.

In einem wärmetechnisch optimierten Profilglassystem wie bei unserem System U_g 0,8 verbessert unsere Dämmeinlage TIMax GL den Wärmeschutz weiter auf bis 0,79 W/m²K. Dazu werden zwei einschalige Profilglassysteme mit 152 mm gegeneinander versetzt und der Scheibenzwischenraum mit zwei Lagen TIMax GL gedämmt. Dadurch verbessern sich auch die Lichtstreuung und der sommerliche Überhitzungsschutz (g-Wert).

7. Frage: Ist es eigentlich möglich, den Abstand zwischen den Scheiben zu vergrößern, um mehr TWD einzubringen und somit bessere U_g-Werte zu erreichen?

Kehl: Würde man das System U_g 0,8 mit zwei Lagen TIMax GL wie schon erwähnt er­weitern und drei Lagen TIMax GL einbringen, so ginge dies auf die Lichtdurchlässigkeit des Systems, die sicherlich unter 10% liegen würde. Die verbesserten Dämmeigen­schaften würden durch eine deutlich reduzierte Lichtdurchlässigkeit erkauft.

8. Frage: Welche U_g-Werte möchten Sie in den nächsten zwei Jahren erreichen und wie?

Kehl: Unser Ziel ist es, die U_g-Werte unter 0,5 W/m²K bringen, was für kostenopti­mierte lichtdurchlässige Glasfassaden einer Revolution gleich käme. Wir können das mit einer Kombination aus dem Glasgespinst TIMax GL und der hochtransparenten Wa­be TIMax CA erreichen. Die Wabe hat in senkrechter Aufstellung eine bessere Wärme­dämmung als TIMax GL und nimmt kaum Licht weg. Daher sind größere Scheibenzwi­schenräume als 150 mm machbar, und die Dämmeigenschaften können durch die Stär­ke des Wandaufbaus eingestellt werden. 

 Foto aus dem Beitrag „Barcode-Fassade mit transluzenter Wärmedämmung für GaLaBau- und Tiefbauunternehmen“ vom 26.9.2015 (Bild vergrößern)

9. Frage: Gibt es Unterschiede in der Anwendung der TWD in Deutschland zu anderen Ländern?

Kehl: In den nördlichen Ländern Europas liegt der Schwerpunkt auf einer optimalen Wärmedämmung. Die EnEV wird nicht nur in Deutschland immer strenger, sondern auch in England und Skandinavien. Wir haben hierauf reagiert und in den letzten Jah­ren Profilglassysteme mit deutlich verbesserten Dämmungen entwickelt. In südeuro­päischen Ländern aber auch in der Türkei oder den USA ist der Schutz vor sommerli­cher Überhitzung ein ebenso großes Thema. In diesen Ländern wird zur Kühlung der Gebäude oft mehr Energie aufgewendet als zur Beheizung. Hier ist oft der niedrige g-Wert unserer Einlage TIMax GL ein wesentliches Entscheidungskriterium.

10. Frage: Gibt es Verfahren / Baustoffe, die ähnliche Resultate erzielen?

Kehl: Wir sind mit unserem Material TIMax GL der Marktführer für Profilglasfassaden. Ein Grund dafür ist sicherlich das gute Preis/Leistungsverhältnis. Es gibt nur wenige Alternativen für Profilglasfassaden, wobei andere Produkte entweder deutlich teurer oder aufwändiger zu installieren sind.

11. Frage: Wie sind die Kosten für eine Profilglasfassade mit TWD im Gegen­satz zu einer Fassade in Pfosten-Riegel-Konstruktion?

Kehl: Werden großflächige Profilglasflächen verbaut, kann man von einer Kostenre­duktion von 30 bis 50% ausgehen. Zudem kann in vielen Fällen auf einen außenliegen­den Sonnenschutz verzichtet werden. Die gute Lichtstreuung des Produktes verbes­sert die Raumausleuchtung mit natürlichem Tageslicht in der Tiefe des Raumes.

12. Frage: Existieren Systeme, die von den Kosten attraktiver sind als Ihre TWD?

Kehl: Doppelstegplatten-Fassaden aus Polycarbonat werden ebenfalls für Industrie­hallen eingesetzt. Auch diese Systeme erreichen mittlerweile gute Dämmwerte. Aller­dings ergeben sie nicht die Werthaftigkeit und Dauerbeständigkeit von Glasfassaden. Daher wird Profilglas mit TWD im Gegensatz zu Doppelstegsystemen zunehmend in designorientierten Projekten eingesetzt.

13. Frage: Wie sieht es mit der Entsorgung / Nachhaltigkeit der TWD aus?

Kehl: TIMax GL wird zu ca. 50% aus recyceltem Glas hergestellt. Grundsätzlich kann es dem Verwertungsprozess nach der Nutzungsperiode wieder zugeführt werden. Es ist allerdings fraglich, ob das nach mehreren Dekaden auch geschieht. 

Foto von Manfred Jahreiss aus dem Beitrag „Sommer- und winterlicher Wärmeschutz mit transluzenter Wärmedämmung“ vom 16.10.2012 (Bild vergrößern)

14. Frage: Mittlerweile gibt es Firmen, die Dämmstoffe auf Basis von Aerogelen entwickeln. Denken Sie an solch eine Entwicklung für Profilglasfassaden?

Kehl: Aerogele sind in Einzelfällen schon im Profilglas verbaut worden. Hierfür wird das Aerogel in Doppelstegplattenstreifen verfüllt, die an den Enden verschlossen werden. Die Doppelstegplatten werden auf der Baustelle in den Scheibenzwischenraum des Profilglases eingestellt. Dieses System ist recht kostspielig und aufwändig zu trans­portieren und installieren. Die Doppelstegplatten füllen den Scheibenzwischenraum im Profilglas nicht komplett aus und es kann sich dadurch eine Konvektionsströmung aus­bilden, die den sehr guten Dämmeigenschaften des Aerogels wieder entgegenwirkt.

15. Frage: Wo sehen Sie sich in zehn Jahren?

Kehl: Es ist schwer, eine Prognose für die nächste Dekade abzugeben. Profilglas mit TWD ist trotz der hohen Zahl der schon realisierten Projekte im Vergleich zur Pfosten-Riegel-Fassaden ein Nischenmarkt. Wir werden die nächsten Jahre nutzen, um unsere TWD in neuen Märkten zu etablieren. Dabei kann eine TWD grundsätzlich in allen zwei­schaligen Systemen zum Einsatz kommen, die eine Lichtdurchlässigkeit kombiniert mit guter Wärmedämmung benötigen. Dies können Lichtbänder und Lichtkuppeln für In­dustriebauten aber auch Membrandächer sein.

Weitere Informationen zur transluzenten/transparenten Wärmedämmung und zu Sonnenschutz-Einlagen können per E-Mail an Wacotech angefordert werden.