Sonnenschutz integrierte Systeme im Scheibenzwischenraum von ...

fitlicht.de

Sonnenschutz integrierte Systeme im Scheibenzwischenraum von ...

ight & building 2006

Frankfurt

Fördergemeinschaft

innovative Tageslichtnutzung

Referent:

Wolfgang Böttcher

Sonnenschutz

integrierte Systeme im

Scheibenzwischenraum

von Isolierglas

www.FiTLicht.de


Sonnenschutz

integrierte Systeme im

Scheibenzwischenraum von Isolierglas

Wolfgang Böttcher

Saint-Gobain Glass Deutschland GmbH


Zielstellungen an eine Fassade

• Durchlass von Tageslicht

• Bezug zum Aussenraum,

Sichtverbindung

• Blend – und Sichtschutz

• Durchlass von Sonnenstrahlen

für winterliche Energiegewinne

Sonnenschutz als sommerlicher

Wärmeschutz

Strahlung : differenziert steuern und in die gewünschte

Richtung dirigieren


Solare Einstrahlung

• Passive Solarheizung

(willkommen in kalter

Jahreszeit)

• Raumüberhitzung bzw.

Kühlenergieverbrauch

(warme Jahreszeit)

Intensität der Sonnenstrahlung in W/m 2

1000

800

600

400

200

0

1000

800

600

400

200

0

1000

800

600

400

200

0

Ost

Ost

Süd

diffus

Süd

diffus

Winter

West

Frühjahr / Herbst

Ost Süd West

diffus

West

4 6 8 10 12 14 16 18 20

Ortszeit

Sommer


Notwendigkeit für einen effektiven

Sonnenschutz

Auf 1m² Dachfläche wirkt an warmen

Sommertagen die Heizkraft von ca. 1 kWh.

Vergleicht man diese Hitze mit der Heizkraft

eines „Schwedenofens“, so kann man

ungefähr die Regel aufstellen:

10 qm Glasfläche = Heizkraft von 2

„Schwedenöfen“

Treibhauseffekt durch Glasflächen,

kurzwellige Strahlung durchdringt das Glas

und wird im Innenraum absorbiert.

Dadurch erwärmen sich die Auftreffflächen

und senden langwellige Wärmestrahlung

aus, für diese ist Glas wenig durchlässig.


Anforderungen an den sommerlichen Wärmeschutz

Neubau

§3 (4) Um einen energiesparenden sommerlichen Wärmeschutz

sicherzustellen, sind bei Gebäuden, deren Fensterflächenanteil

30 % überschreitet, die Anforderungen an die Sonneneintragskennwerte

oder die Kühlleistung nach Anhang 1 Nr. 2.9

einzuhalten.

2.9 Sommerlicher Wärmeschutz (zu § 3 Abs. 4)

Als höchstzulässige Sonneneintragskennwerte nach § 3 Abs. 4

sind die in DIN 4108 - 2: 2003-07 festgelegten Werte einzuhalten.


Wie „entsteht“ der g-Wert

Passive Solarheizung (Willkommen in kalter Jahreszeit)

Raumüberhitzung bzw. Kühlenergieverbrauch (warme Jahreszeit)

Gesamtenergiedurchlassgrad g

Reflexionsgrad

Absorptionsgrad

g-Wert

ρ

α

Glas

Transmissionsgrad

τ

Gesamtenergiedurchlassgrad

g

sekundäre

Wärmeabgabe


Einflussfaktoren

• Gesamtenergiedurchlassgrad

der Verglasung g

• Wirksamkeit der

Sonnenschutzvorrichtung fc

• Anteil der Fensterfläche an

der Fassade f = A F/(A W+A F)

• Rahmenanteil der

Fensterfläche FF

} g

A F

A R

A G


Reduzierung und Lenkung

des Strahlungseintrages

- außenliegend vor der Fassade

- im „offenen“ Scheibenzwischenraum

– mehrschalige Konstruktionen –

- im Scheibenzwischenraum von Isolierglas

- raumseitig innenliegend

- Sonnenschutzverglasung

Jalousien

Screens

Markisen

Glaslamellen

Spiegelraster

photochrom

gasochrom

elektrochrom


Vorteile

Außenliegender Sonnenschutz

• effektivste

Reduzierung

des Energieeintrages

bei richtiger Nutzung

(60 – 80 % der energiereichen

Strahlung

werden schon vor der

Scheibe gestoppt)

• Konstruktionsvielfalt

• Element der

Fassadengestaltung

Nachteile

• wartungs- und

reinigungsintensiv

• ästhetischer Verlust

durch Verwitterung

(Screens, Lamellen)

• mechanische

Verletzbarkeit durch

witterungsbedingte

Einflüsse

im Dach problematisch

• Windproblematik (bei

starkem Wind kein

Schutz)

• begrenzte Einbauhöhe


Integrierter Sonnenschutz in der Fassade

– doppelschalige Fassade –

Vorteile

Sonnenschutz

witterungsunabhängig

• jede Gebäudehöhe

möglich

• sehr gute

energetische

Bewertung

• Lüftung,

Klimatisierung mit

einbezogen

Nachteile

• große

Konstruktionstiefe

• aufwendige

Konstruktionen

• hohes Preisniveau

• Lichtlenkung nur

eingeschränkt

möglich

• nur senkrechte

Fassade


Vorteile

Innenliegender Sonnenschutz

• gut geeignet als

Blendschutz

• individueller

gestalterischer

Spielraum

• preiswert

• außerhalb der

Bewitterung,

geringer

Wartungsaufwand

Nachteile

• begrenzte

Sonnenschutzwirkung,

Wärme ist bereits im

Raum

• ungünstige

energetische

Bewertung

• störend bei

Fensterlüftung

• erhöhtes thermisches

Bruchrisko für die

Verglasung


Vorteile

• nur einfache Fenster-

Fassadenkonstruktio

nen erforderlich

• wartungsfrei

• großer ästhetischer

Spielraum

• große Abmessungen

( bis 19 m² ) möglich

• vergleichsweise

preiswert

• Zusatzfunktionen im

Glasaufbau möglich,

Schall, Wärmeschutz,

Einbruch, usw.

Sonnenschutzisolierglas

Nachteile

• nur eingegrenzt

Blendschutz, und

Sichtschutz

• Zielkonflikt g-Wert /

Lichttransmission

• „stationäre“

bauphysikalische

Lösung


Aufbau von Sonnenschutzisolierglas

erhöhte

Absorption durch

eingefärbte Gläser

WS Pos. 3

erhöhte

Reflexion

SS + WS

Pos. 2

erhöhte

Reflexion

SS Pos. 1

WS Pos. 3

Gesamtenergiedurchlassgrad 0,15 – 0,45

Lichttransmission 25 – 70 %

erhöhte

Absorption und

Reflexion

SS Pos. 2

WS Pos. 3


was charakterisiert eine

Sonnenschutzverglasung ?

Zwei energetische Indikatoren:

� Lichttransmission (TL)

� Gesamtenergiedurchgang (g-Wert)

Zwei ästhetische Indikatoren:

� Sichtbare Reflexion (RL)

� Reflexionsfarbe


Integrierte Einbauten für Sonnen-Blendschutz

und Lichtlenkung im Isolierglas

Vorteile

� witterungsunabhängig

� jede Gebäudehöhe

möglich

� wartungsfrei

� gleichzeitig Blendschutz

und Lichtlenkung möglich

� geringe Konstruktionstiefe

� einfache Konstruktionen

� teilweise dynamische

Systeme, elektr.

ansteuerbar

Nachteile

� begrenzte Größen

� bei Funktionsstörungen

dynamischer Bauteile

wechseln der gesamten

Iso-Einheit

� großer SZR

� derzeit keine eindeutige

energetische Bewertung


Stationäre Lichtlenk- und Sonnenschutzsysteme

im Scheibenzwischenraum

Fassade

Retrotherm – Lumitop

( Oberlicht )

Dach

- DLS


Sonnenschutz und Lichtlenklamelle (System

Köster) als raumhohe Fassadenverglasung

im Sommer

• Raumtiefenausleuchtung

• Schutz vor Raumüberhitzung

• Tageslichtlenkung mit

Außenbezug

im Winter

• Raumtiefenausleuchtung

• Erhöhte Solar-Energienutzung

• Tageslichtlenkung mit

Außenbezug


Lichtlenkglas SGG LUMITOP ® als Oberlichtverglasung

mit Acrylprofilen im SZR

SGG LUMITOP ®

Kennwerte:

U = 1,2 W/m² K (mit Krypton)

G = 0,29 – 0,33, winkelabhängig

Τ =0,50

S = 32 mm


Innenansicht

SGG LUMITOP ® , Anwendung

im „Spherion“ in Düsseldorf


Richtungsselektiver Sonnenschutz für

Dächer - Mikroraster (SGG DLS ® )


...... auch eine Lösung


dynamische Lichtlenk – und Sonnenschutz -

systeme im Scheibenzwischenraum

Folien

Lamellen


Wohnungsbau,

Renovation,

Wintergärten

Anwendungen

Bürotrennwände

Fassaden


Gebrauchstauglichkeit von MIG mit großen SZR

und Einbauten im SZR als typisches Merkmal im

Vergleich zu üblichen Isoliergläsern

• Einfluss auf strahlungsphysikalische

Eigenschaften

(U-, g-Wert, Oberflächentemperaturen,

Temperaturen im SZR)

• Akustik,

• Statik,

• Lebensdaueraspekte, Randverbund

• Haltbarkeit von beweglichen Teilen

• Nutzungseigenschaften, Steuerungen


Beurteilung der lichttechnischen und

strahlungsphysikalischen Kenngrößen

• Winkel der

einfallenden

Strahlung

• Öffnungswinkel

der Lamellen

Lamellensysteme erfordern eine kalorimetrische Messung

� EN 410, nur für senkrechten Strahlungseinfall

� EN 13361-1 und -2, Berechnungsverfahren


Kalorimetrische Messung an einem Jalousiesystem

Bestimmung des g - Wertes

� Wärmeschutzisolierglas SGG CLIMAPLUS ® SCREEN

mit Lamellensystem-Aluminium im SZR ( 30 mm )

Sonnenhöhenwinkel 0° 30° 60°

Lamellenstellung zu 45° horizontal

g-Wert < 0,10 < 0,15 < 0,25


Direkter Strahlungstransmissionsgrad

und sekundäre Wärmeabgabe nach innen

Einflussgrößen

� geringe Konvektion und

Wärmeabfuhr nach außen des

eigenlichen Sonnenschutzes

� Reflexions- und

Absorptionseigenschaften

(Lamellen, Screen, Raster)

� Beschichtungen auf den inneren

Glasoberflächen

� Lamellenstellung und

Sonnenhöhenwinkel


Direkter Strahlungstransmissionsgrad

und sekundäre Wärmeabgabe nach innen

• Einfluss von Sonnen – und

Wärmeschutzbeschichtungen

keine low E Schichten auf

Pos.2 !

• Absorptionseigenschaften der

Lamellen

nur helle Farben

• Innenfläche mattgrau, um

Reflexionen einzugrenzen

grau

beige

silber

weiß


Direkter Strahlungstransmissionsgrad

und sekundäre Wärmeabgabe nach innen

• Einfluss der

Lamellenstellung (cut

off) und des

• Sonnenhöhenwinkels

(niedrige

Sonnenstände im

Sommer)

sonnenstandabhängige Lamellenstellungen (Steuerung)

optimierte Lamellengeometrien


U g nach EN 673

SGG CLIMAPLUS ® SCREEN SGG CLIMATOP ® SCREEN

Ug 1,3 W/m²K SGG CLIMAPLUS ® N

Ug 1,2 W/m²K SGG CLIMAPLUS ® ULTRA N

Ug 0,8 W/m²K SGG CLIMATOP ® (1 x PLT N)

Ug 0,6 W/m²K SGG CLIMATOP ® (2 x PLT N)

Eine geschlossene Jalousie / Screen kann den U-Wert bis 0,1 W/m²K verbessern


Durchbiegungen der Scheiben –

eine elementare Frage der Funktionsfähigkeit

des Systems

• nicht kalkulierte Verformung

der Scheiben zum SZR in

Abhängigkeit der

Glasdicken, Größen,

Klimalasten usw. führt zum

Versagen des Systems

• Festklemmen von

beweglichen Einrichtungen

• Glasbruch infolge

Durchbiegungsbehinderung

• Überbelastung des

Randverbundes


zusätzliche Belastungen

großer Scheibenzwischenraum

Energieabsorption der Einbauten

( Lamellen, Screen )

statischen Bemessung

Grundlage : TRLV 9/98 - Tabelle B1 :

Zusätzliche Werte für ∆ T und ∆ p 0 zur

Berücksichtigung besonderer

Temperaturbedingungen am Einbauort

Dach - Fassade

systembezogene Anforderungen

ift Richtlinie VE-07/2 Anhang B


Beurteilung des Randverbundes

Leckrate – Permeation von Gasen

Abweichungen zu üblichen

Randverbundsystemen:

Unterbrechungen des

Randverbundes

• Kabeldurchführungen

• Steckkontakte

• Montageöffnungen

• Eckverbindungen

Nachweise nach BRL:

DIN 1286 T. 1 + 2

ab 2007: EN 1279 1 – 6

Teil 5 – fogging


Luftschalldämmung

- große Scheibenzwischenräume -

- Auswirkungen von Einbauten

6 – 29 Ar - 6 nach EN ISO 717 – 1

Jalousie oben: Rw (C;Ctr ) = 37 (-2;-6) dB

Jalousie unten: Rw (C;Ctr ) = 37 (-2;-6) dB

Mit größeren

Scheibenzwischenräumen wird die

Doppelscheiben-Resonanz zu tieferen

Frequenzen verschoben

Rw, p


Funktionen eines Lamellenbehanges

über motorischen Antrieb

• Die Auf- und

Abfahrbewegung erfolgt

über Zugschnüre.

• Die Fixierung und

Drehbewegung der

Lamellen über

Leiterkordeln.

• Endabschaltung kann

elektronisch über die

Stromaufnahme oder

Inkrementalgeber

erfolgen, oder über

mechanische Endschalter.


„System“

Isolierglas mit verstellbaren Behang / Folie

Antriebssystem

elektrisch

manuell

Steuerlement

Trafo

Verbindungskabel

Systemabgrenzungen

Größen, SZR, Funktionen, Steuerung ,....


Einem Anchluss-Motorkabel,

das über einen Steckkontakt

am Randverbund den Motor

mit seiner Steuereinheit

verbindet

Systemkomponenten

...einem in ein Kopfprofil des

Abstandhalterrahmens eingebauten

Motor. Das Profil ist integrierter

Bestandteil des Abstandhalterrahmens

der Isolierglasscheibe

...einem auf die Innenscheibe

aufgesetzen Motor der mittels

magnetischer Kraftübertragung

durch das Glas die Bewegungen

ermöglicht


Systemkomponenten

Verbindungskabel oder Rahmenkontakten bei

öffenbaren Flügelelementen

eine Bedienungseinrichtung zum Betrieb

einzelner oder ganzer Gruppen von Jalousien

und ggf. weitere Messwertgeber (Temperatur,

Sonnenstand)


Systemkomponenten

Stromversorgung (Trafo), die die

Anlage mit der notwendigen Spannung

(24 Volt DC) versorgt

Ein Motorsteuerelement, der

elektronischen Steuereinheit, welche

die Stromzufuhr zu Motor und Sender

reguliert und Signale für die anderen

Steuereinheiten des Systems

empfängt

Anschluss „bauseits“


aussen

Anschluss „bauseits“

innen


Steuerungen

Aufgaben einer Steuerung:

• nach vorgegebenen

Anforderungen bewegliche

Systeme z. B. heben, senken,

wenden

• Zeit, Temperatur,

Sonnenstand, Verschattung,

manuelle Betätigung

Vorrangschaltung

Motorsteuerelemente müssen für Bussysteme

(LCN, LON, EIB) geeignet sein


Anforderungen an die Rahmenkonstruktion,

Glaseinbau und Kabelführung

1. Anforderungen an die Rahmenkonstruktionen

• Statik der Rahmenkonstruktion

• Falzabmessungen

2. Verglasung

• Glasabdichtung

• Glasfalzbelüftung / Druckausgleich

• Klotzung

3. Elektrische Anschlüsse

• Kabelverlegung

• elektr. Verbindungen-Anschlüsse


Gebrauchstauglichkeit

ift Richtlinie VE – 07/2 / August 2005

Sonnenschutzsysteme integriert im Scheibenzwischenraum

von Mehrscheiben – Isolierglas

Verfahren zum Nachweis der Gebrauchstauglichkeit

• Normen, Richtlinien

• Anforderungen

• Dimensionierung von Scheibendicken

• Gebrauchstauglichkeit

• Bestimmung der raumseitigen Oberflächentemperatuen

• Prüfung der Dauerfunktion beweglicher integrierter Einbauten

• Bewertungskriterien


Prüfverfahren

Belastung: 22 000 Zyklen

heben, senken, wenden bei Temperatur + UV-Belastung

• Funktionsfähigkeit

• Schiefaufzug des Behangs

• Lamellen – Durchbiegung,

• Schließwinkel

• Referenzgeschwindigkeit

• Bedienkräfte

• Längenänderung des Behanges

• Visuelle Bewertung


� stationäre Systeme

Produkte und Eigenschaften

- SGG MASTERGLASS ® , SGG SATINOVO ®

- Siebdruck (SGG SERALIT ® , z. B. Ätzton)

- SGG THERMOLUX ®

- SGG PRIVA-LITE ®

� stationäre Systeme

- SGG LUMITOP ®

- SGG Retrotherm

- SGG DLS ®

� dynamische Systeme

- SGG CLIMAPLUS SCREEN

- Jalousie, Faltrollos

Lichtstreuung

+ Blendschutz

Lichtlenkung +

Sonnenschutz

Sonnenschutz

+ Blendschutz

überlagerte Funktionen

• Lichtstreung

• Blendschutz

• Lichtlenkung

Sonnenschutz


Anforderungskatalog an Systeme

• Ausblendung oder Reduktion direkter Sonnenstrahlung

• Weitestgehende Minimierung sommerlicher Wärmelasten

Sonnenschutzfunktion bei hohen Windgeschwindigkeiten

• Anpassung an das veränderliche Strahlungsangebot

• Erhaltung des natürlichen Tageslichtes

• Erhaltung des visuellen Komforts (Sichtkontakt nach außen)

• Blendschutz insbsondere bei Bildschirmarbeitsplätzen

• Lichtlenkfunktion zur Tageslichtausleuchtung tiefer Räume

• Wartungsarme (-freie) Systeme


Welche Zusatzfunktionen

erwartet der Verbraucher?

Erhöhten Einbruchschutz

(verstärkte Beschläge, Rahmen)

Integrierten Sonnen-/Sichtschutz

erhöhten Schallschutz

Selbstreinigung

(Scheiben, Rahmen)

integrierte Alarmfunktion

bei Einbruch

automatische Lüftung

elektrisches Öffnen und Schließen

integrierte Klimaanlage

sonstige Zusatzfunktionen:

Insektenschutz/Moskitonetz

Gesamt Neubau Renovierung

40 42 39

36 39 36

36 32 37

33 46 29

27 33 26

18 20 18

5 3 5

3 1 4

1 1

Quelle: GfK Panel Services Consumer Resarch GmbH, ”glas welt” 4/2003.

Alle Angaben in %


Aber…


Zukunft Glasfassaden

Quelle: Dr. Ing Armin Schwab; Sachverständiger für Metall- und Glaskonstruktionen

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