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Light-Light-Roof: Ressourcensparende Glas-Folien-Dächer in der UMSICHT-Entwicklung

(7.4.2022) Dächer aus Glas schmücken und erhellen Bahnhöfe, Freizeitbäder oder auch Einkaufpassagen. Allerdings verbrauchen die oftmals schweren Scheiben viele Ressourcen. Gemeinsam mit dem Industriepartner Wolfgang Block Industrie- und Gartenbau GmbH & Co. KG forscht das Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (UMSICHT) daher an Dächern aus einem Glas-Folien-Verbund.

Im Dachgewächshaus „Altmarktgarten Oberhausen“ testen die Forscher das Glas-Folien Dach unter realen Einsatzbedingungen. (Foto © Fraunhofer UMSICHT) 

Glasdächer: Was hell und leicht wirkt, ist tatsächlich schwer und verbraucht viele Ressourcen. Die lichtdurchlässigen Überkopfverglasungen bestehen meist aus mehrscheibigem Isolierglas. Das Fraunhofer UMSICHT forscht deshalb an folienbasierten Materialien, um Dächer lichtdurchlässig und erheblich leichter realisieren zu können. Im Projekt „Light-Light-Roof“ arbeiten die Forscher an einem neuartigen modularen Glas-Folie-Modulsystem mit einem Innendach aus einem lichtdurchlässigen und bei Bedarf reflektierenden Gewebe.

Architektur setzt auf ETFE-Folie

Das modulare System besteht aus einer Folienbespannung aus Ethylen-Tetrafluorethy­len-Copolymer (ETFE) und Einscheibensicherheitsglas (ESG). ETFE lässt mittlerweile bis zu 95% des Lichts durch. Auch konnten produktionstechnische Hemmnisse - zum Beispiel durch Verklebung und Verschweißung - behoben werden. Insbesondere in der Architektur gewinnen diese Materialien daher zunehmend an Bedeutung. So sind zum Beispiel in der Allianz Arena in München und im Water Cube in Peking ETFE-Folien im Einsatz.

21.700 kg weniger CO₂/m²

Schwere Glasdächer wirken sich nachteilig auf die Gesamtkonstruktion, den Materialtransport sowie die Montage aus. „Durch den Aufbau und die Materialkombination erzielt die Kombination aus Folie und Glas im Vergleich zu konventionellen Mehrscheiben-Glassystemen Gewichtsersparnisse von bis zu 75%. Und das bei gleichzeitig erhöhter Funktionalität“, verspricht Dr. Holger Wack, stellvertretender Abteilungsleiter Produktentwicklung, „Daraus ergibt sich pro Quadratmeter Fläche für Light-Light-Roof eine CO₂-Einsparung von 21.700 kg.“

Im Gartenbau und Pflanzenhandel prognostiziert das Projektteam damit in zehn Jahren eine CO₂-Reduktion von über 1,4 Mio. Tonnen. Hinzu kommen weitere, derzeit noch nicht quantifizierbare Einsparungen in der Gebäudekonstruktion: So könnten Statiker zum Beispiel schlankere und leichtere Gebäude entwerfen, da das Tragwerk deutlich weniger Last stemmen muss. Dadurch ist Light-Light-Roof außer für den Gartenbau und Pflanzenhandel auch für andere Bereiche interessant, etwa für die Planung und Errichtung von Gebäudefassaden.

Sonneneinstrahlung, Temperatur und Lichtmenge anpassen

Mit der zirkulierenden Luft zwischen Glasscheibe und Folie ergeben sich verschiedene Mehrfachnutzen - z.B. könnten mit warmer Gebäudeabluft Schnee und Eis abgetaut sowie die Wärmedämmwirkung verbessert werden. Darüber hinaus basiert die Konstruktion auf einem IR-reflektierenden Gewebe. Je nach Sonneneinstrahlung, Temperatur und Lichtmenge könnte das Innendach bedarfsgerecht eingeregelt werden. Dafür entwickeln die Projektteilnehmer eine gebäude- und nutzerbedarfsangepasste Mess-, Steuer- und Regelungstechnik (MSR).

Im Dachgewächshaus „Altmarktgarten Oberhausen“ wird das Glas-Folien Dach bereits unter realen Einsatzbedingungen auf einer Dachfläche von 160 m² im Ganzjahresbetrieb getestet. In den Seminarräumen des seit 2019 betriebenen gebäudeintegrierten Dachgewächshauses will das Projektteam das Vorhaben branchenübergreifend vorstellen und so die wirtschaftliche Verwertung vorbereiten. Dabei adressieren sie insbesondere den expandierenden Markt von im urbanen Raum angesiedelten Produktionssystemen.

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