Dünnglas macht Fassaden klimafit

Zur glasstec 2026 stellen Sie die EnergySkin vor, ein dynamisches System zur Fassadensanierung, das in zwei Richtungen wirkt – gegen Kälte und Überhitzung. Wie funktioniert das?

Es klingt zunächst unlogisch. Gegen die Kälte setzen wir eine aktive, außen liegende Wandtemperierung ein. Unser Glasmodul mit integrierter Photovoltaik ist so konstruiert, dass wir bei vergleichsweise geringen Oberflächentemperaturen den Wärmestrom deutlich reduzieren können. Der U-Wert ist veränderlich und kann beeinflusst werden. Die geringen Schichtdicken wären bei einer konventionellen Dämmung, etwa mit Glaswolle, nicht erreichbar. Hier spielt uns auch der Klimawandel in die Hände: Wärmeverluste im Winter verlieren zunehmend an Bedeutung. Relevanter ist die sommerliche Überhitzung. Ein aufgeheiztes Gebäude mit dicker, passiver Dämmung kühlt nächtlich auch während einer Hitzeperiode nur langsam wieder aus. In Abhängigkeit von der Außenlufttemperatur lässt sich unser System aktiv und dynamisch regeln.

Das klingt nach einer perfekten Lösung in Bezug auf Themen wie Klimawandel und Bestandssanierung. Sind Sie schon mit Herstellern im Kontakt dazu?

Als Universität setzen wir auf den Wissenstransfer sowie auf Prüfleistungen und Labortätigkeiten für die Produktentwicklung. In allen Bereichen, von der Grundlagenforschung bis zur industrienahen Anwendungsforschung, arbeiten wir mit Partnern aus der Bauindustrie zusammen. Dazu gehören Hersteller wie Dobler Metallbau und Flachglas Sachsen. Bei der EnergySkin haben wir zudem Experten der TH Köln mit Partnern zusammengebracht. Wir hoffen, diese Fassaden dann auch in der Realisierung begleiten zu dürfen.

Dünnglas gehört schon seit Langem zu Ihren Forschungsschwerpunkten. Sie arbeiten an geometrisch adaptiven Fassaden aus weniger als 1 mm dicken Verbundgläsern. Wie funktionieren diese Konstruktionen und wofür eignen sie sich?

Denken Sie an gekrümmte Monitore oder faltbare Handys. Wir verwenden chemisch vorgespanntes, sehr dünnes Glas mit hoher Festigkeit. Daraus hergestellte Verbundgläser können wir mithilfe eines Aktuators, der die Bewegung steuert, kalt verformen. Wie das im Detail funktioniert, zeigen wir auf der „glass technology live“. Praxisanwendungen könnten rahmenfreie, sich öffnende Glasflächen bei Belüftungs- und Entrauchungselementen, aber auch Glasverschattungen sein, die sich nach der Sonneneinstrahlung ausrichten. Mit integrierter Photovoltaik oder bedruckten Folien wirft auch Glas gewollte Schatten. Gläserne Gelenke könnten eines Tages die wartungsintensiven Scharniere in der Fassadenkonstruktion ersetzen. Auch hier arbeiten wir mit Partnern zusammen. Priedemann Fassadenberatung liefert Konstruktionsvorschläge, das Folienwerk Wolfen die Verbund- und Folientechnologie und Schott das Glas. Der Hersteller Taupitz ist für die Anschlüsse und beweglichen Elemente zuständig. In Düsseldorf zeigen wir einen Demonstrator, den wir im Labor bereits zu Testzwecken verwenden.

Zusammen mit Bollinger+Grohmann Consulting haben Sie ein Tool zur Lebenszyklusanalyse von Glasfassaden entwickelt, die sehr früh im Planungsprozess ansetzt. Worin unterscheidet sich die App von bereits am Markt erhältlichen Softwarelösungen? 

Die Software KonGlas LCA verbindet vier Dinge miteinander: parametrische Fassadenmodellierung, strukturelle Dimensionierung, dynamisch-thermische Simulation und Lebenszyklusanalyse (LCA). Mit dem Tool lassen sich zahlreiche, systematisch erzeugte Fassadenvarianten vergleichen und anhand mehrerer Zielgrößen optimieren. Neben statischen Analysen liefert die prospektive, Szenario-basierte LCA realistische Ergebnisse zu den Wirkungen des Fassadensystems über den gesamten Lebenszyklus hinweg. Zugleich werden Herstellungsszenarien wie Re-Use und Re-Manufaktur von Glasbauteilen in ihrer Wirkung über den Lebenszyklus erfasst. Potenziale der Wiederverwertung werden bereits im frühen Planungsprozess aufgezeigt. Ein künstliches, neuronales Netz (KNN) erlaubt die Identifikation optimierter Fassadenvarianten und relevanter Planungsparameter in Echtzeit. Wenn alle Beteiligten sehr früh wissen, welche Folgen ihre Ideen und Vorschläge haben, beschleunigt das die Entscheidungsfindung. Bollinger+Grohmann Consulting und wir demonstrieren das Tool auf der glasstec und freuen uns auf Feedback.

Daneben forschen Sie auch an Fassadenverglasungen, die von Flüssigkeit durchströmt werden. Wie stellen Sie diese Gläser her und wofür ließen sich diese nutzen?

Unser Ansatz funktioniert wie ein wassergefülltes Isolierglas. Der Wasserdruck wird im System „kurzgeschlossen“, sodass wir mit weniger Glasdicke auskommen. Wir nutzen nicht nur die hohe Oberflächengüte von Glas, sondern arbeiten zusätzlich mit einer konventionellen Gasfüllung und modernen Beschichtungen. Stellen Sie sich vor, Sie stehen an einem heißen Tag hinter einer transparenten Wärmetauscherfassade. Weil die auftreffende Sonnenstrahlung nicht nur durch das Glas reflektiert, sondern durch die Wasserfüllung der Scheiben abtransportiert und genutzt wird, fühlen Sie sich trotz der Hitze sehr wohl. Wir vermeiden Überhitzung, steigern die Behaglichkeit im Innenraum und die Energieeffizienz des Gebäudes. Die auftreffende Sonnenenergie wird wie bei einem Solarthermiekollektor abtransportiert. Interessenten sind zum Ausprobieren gern nach Dresden eingeladen.

Der Wasserdruck ist sicher enorm – muss das Glas in einer Wärmetauscherfassade nicht besonders dick sein? Welche konkreten Anwendungen sind denkbar?

Wir arbeiten ebenso wie die Kollegen vom Freiburger Fraunhofer Institut IWM an Konstruktionen, welche mit möglichst wenig Glasdicke auskommen, die aber auch hohen Wasserdrücken in transparenten Wärmetauscherfassaden widerstehen. Um maximal materialeffizient zu sein, braucht es Steifigkeit an der richtigen Stelle. Die Kollegen in Freiburg arbeiten mit Glasscheiben, die ähnlich wie tiefgezogene Bleche funktionieren. In Dresden kleben wir zwei Dünnglasscheiben auf eine 3D-gedruckte Polymerstruktur. Hier können wir frei gestalten, Licht lenken und verschatten. Das Dünnglas erlaubt uns überdies Freiformen – ähnlich den bereits erwähnten flexiblen Handydisplays oder gekrümmten Monitorverglasungen.

Welche Themen und Entwicklungen werden Ihrer Meinung nach die Glasbranche in den kommenden Jahren bestimmen?

Eine Lebenszyklusanalyse wird zum verpflichtenden Standard. Wir müssen uns fragen, welche Konsequenzen einzelne Konstruktionsentscheidungen für die Ökobilanz haben, und wie sich diese schnell abschätzen lassen. Ebenso wie die Folgen künftiger Recycling- und Re-Use-Strategien auf den Planungsprozess. Bei alldem ist es wichtig, dass wir die zunehmende Datenflut klug und effizient nutzen und uns nicht von ihr begraben lassen.