Forschungsbericht "Untersuchungen zur Umsetzbarkeit von druckentspanntem Isolierglas (DEMIG)"

Konventionelles Mehrscheiben-Isolierglas besteht aus mehreren planparallelen Glasscheiben, die über ein Randverbundsystem miteinander verbunden sind. Die entstehenden Scheibenzwischenräume (SZR) sind hermetisch abgeschlossen. Dies ist notwendig, um die Luftfeuchtigkeit in den SZR so gering wie möglich halten zu können und somit die Entstehung von Tauwasser sowie die Korrosion der aufgedampften metallischen low-e-Beschichtungen zu verhindern. Außerdem soll ein Entweichen des Füllgases vermieden werden.

Dieses Konstruktionsprinzip hat auch Nachteile: Es verhindert einen Druckausgleich zwischen dem SZR und der umgebenden Atmosphäre. Ändern sich der Luftdruck oder die Temperatur im SZR, so entsteht ein Druckunterschied zwischen dem SZR und der Atmosphäre. Die Glasscheiben bauchen sich ein oder aus und werden dabei Biegespannungen ausgesetzt. Der Randverbund wird auf Druck oder Zug belastet. Neben den mechanischen Belastungen kann ein Einbauchen der Scheiben auch dazu führen, dass im SZR eingebrachte bewegliche Systeme, wie z.B. Sonnenschutzsysteme, eingeklemmt und beschädigt werden.

Je größer der Scheibenzwischenraum, desto größer wird die Belastung auf Glas und Randverbund, wenn sich der Luftdruck oder die Temperatur im SZR ändern. Damit ist die Bautiefe von konventionellem Mehrscheiben-Isolierglas konstruktionsbedingt beschränkt. Würde ein Druckausgleich zwischen dem Scheibenzwischenraum und der Umgebung ermöglicht, so wären diese Beschränkungen aufgehoben. Folgende Vorteile könnten erzielt werden:

• Leichtere und vielfältigere Integration von Bauteilen jeglicher Art in den SZR (z.B. Sonnenschutzsysteme) 
• Realisierung von Isolierglas mit mehr als drei Scheiben ohne wesentliche Beschränkung der Scheibenabstände 
• Größere Bautiefe und somit Verringerung der geometrischen Wärmebrücke am Baukörperanschluss 
• Reduzierung des Wärmedurchgangskoeffizienten im Vergleich zu konventionellem Zwei- und Dreifachglas 
• Verbesserung der Luftschalldämmung (diese steigt mit zunehmendem SZR) 
• Mögliche Reduzierung der Glasdicken, da verminderte Klimalasten auf die Scheiben einwirken 

Eine Untergruppe der druckentspannten Systeme sind Isoliergläser, bei denen nur eine einmalige Druckanpassung auf die Ortshöhe des Einbauortes vorgenommen werden muss. Dies ist notwendig bei konventionellen MIG, wenn der Höhenunterschied zwischen Herstellungs- und Einbauort bestimmte, von Aufbau und Format des Isolierglases abhängige, Grenzwerte überschreitet. Die Druckanpassung kann bereits durch entsprechende Gasbefüllung bei der Herstellung erfolgen oder durch ein kurzzeitiges Öffnen der Scheibenzwischenräume am Einbauort. In beiden Fällen werden die Scheibenzwischenräume anschließend hermetisch verschlossen. Diese Isoliergläser fallen in den Anwendungsbereich der Produktnorm EN 1279 [1], insbesondere müssen sie auch alle Anforderungen an die Dauerhaftigkeit erfüllen. Eine Argonfüllung ist möglich und üblich bei einmalig druckangepassten Systemen.

Dieses Forschungsvorhaben hatte das Ziel, zu untersuchen, ob und durch welche technischen Maßnahmen permanent druckentspanntes sowie (einmalig) druckangepasstes Isolierglas (DEMIG) für eine breite Anwendung im Bauwesen umgesetzt werden können. Neben der eigentlichen technischen Umsetzbarkeit der Druckentspannung bzw. -anpassung unter üblichen Fertigungs-, Einbau- und Nutzungsbedingungen standen immer auch Fragen zur Dauerhaftigkeit der Isoliergläser im Vordergrund. Bei den permanent geöffneten Systemen war die Feuchtigkeitsaufnahme kritisch zu betrachten, bei den einmalig druckangepassten Systemen im Wesentlichen die Gasdichtheit.

Die meisten Fragestellungen wurden experimentell angegangen. Das betrifft die eigentliche technische Umsetzung der Druckentspannung bzw. -anpassung sowie die Prüfung der Dauerhaftigkeit solcher Systeme. Zur Vorbereitung und Auswertung der Experimente war es aber auch notwendig, umfangreiche numerische Simulationsrechnungen anzustellen.