Wärmefluss durch Isolierglas

Glasdach mit low-e Beschichtung in der Akademie der Künste in Berlin, Architekt: Behnisch & Partner, Stuttgart

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Der Wärmefluss in Isolierglas wird im Wesentlichen durch folgende Anteile bestimmt:

  • Strahlungsabgabe der vom Glas absorbierten Wärmestrahlung infolge des Emissionsvermögens der Scheibenoberfläche,
  • Wärmeleitung des Gases im Scheibenzwischenraum (SZR),
  • Konvektion des Gases im SZR.
Die Wärmestrahlung macht ca. 2/3, die Wärmeleitung und Konvektion gemeinsam ca. 1/3 des Wärmverlustes aus. Wesentlich für den Wärmeverlust ist also die Wärmestrahlung und damit das Emissionsvermögen der Glasoberfläche. Dieses beträgt ca. e = 0,85 bei unbeschichtetem Glas, d.h. vereinfachend, ca. 85 % der Wärme werden an der Glasoberfläche abgegeben. Mit einer sehr dünnen metallischen Beschichtung (Dicke nur ca. 10 nm = 1/100.000 mm) kann dieses Emissionsvermögen auf etwa e = 0,04 reduziert werden, ohne die optisch sichtbare Lichtdurchlässigkeit des Glases zu beeinträchtigen. Deshalb werden die Gläser/Beschichtungen auch low-e-Gläser bzw. low-e-Beschichtungen genannt (low-e = low-emissivity). Die Beschichtung ist so effizient, da die Schichten nur die langwelligen Wärmestrahlen reflektieren, die kurzwelligen sichtbaren Sonnenstrahlen aber hindurchlassen.

Jeder kennt diesen Effekt beim Auto, dass länger in der Sonne stand: Die kurzwelligen Sonnenstrahlen dringen durch die Glasflächen, heizen die Sitze auf, die wiederum langwellige Wärmestrahlen abgeben. Diese dringen nur zum Teil durch die Glasflächen zurück, der Innenraum wird heiß. Mit einer Wärmeschutzbeschichtung wird der austretende Teil der Wärmestrahlung noch erheblich verringert.

Durch die Verwendung von Edelgasen wie Argon, Xenon oder Krypton, die deutlich schwerer als Luft sind, kann der Verlustanteil aus Konvektion des Gases im Scheibenzwischenraum zusätzlich verringert werden.

Schließlich werden heute auch die Materialien der Randabstandhalter optimiert, um den Wärmeverlust dieser Wärmebrücke zu reduzieren ("warme Kante"). Man verwendet anstelle von Aluminium oder verzinkten Stahl dazu Kunststoff (z.B. TIS-Abstandhalter) oder Edelstahl. Hiermit sind Verbesserungen des U-Wertes um ca. 0,1 W/m²K möglich.

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