UMSICHT-Forschende entwickeln ressourcensparende Glas-Folien-Dächer

Glasdächer – was hell und leicht wirkt, ist tatsächlich schwer und verbraucht viele Ressourcen. Die licht­durchlässigen Überkopfverglasungen bestehen meist aus mehreren Scheiben Isolierglas. Das Fraunhofer UMSICHT forscht deshalb an folienbasierte Materialien, um Dächer lichtdurchlässig einzudecken. Im Projekt »Light-Light-Roof« entwickeln die Forschenden so ein innovatives, leichtes und modulares Leichtbausystem: Eine Kombination aus Glas-Folie-Modulsystem und einem Innendach aus mobilen, lichtdurchlässigen und IR-reflektierenden Gewebe.

Architektur setzt auf ETFE-Folie

Das modulare System besteht aus ETFE-Folienbespannung (ETFE: Ethylen-Tetrafluorethylen-Copolymer) und Einscheiben­sicherheitsglas. ETFE lässt mittlerweile bis zu 95 Prozent des Lichts durch. Die Materialien sind zum einen besser charakterisiert. Zum anderen konnten die Forschenden produktionstechnische Hemmnisse zum Beispiel durch Verklebung und Verschweißung beheben. Insbesondere in der Architektur gewinnen diese Gebäudehüllen daher zunehmend an Bedeutung. So setzen zum Beispiel die »Allianz Arena« in München und der »Water Cube« in Peking ETFE ein.

Gewicht sparen

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«, erklärt Dr. Holger Wack, stellvertretender Abteilungsleiter Produktentwicklung. Hinzu kommen weitere, derzeit noch nicht quantifizierbare Einsparungen in der Gebäudekonstruktion: So könnten Architekten zum Beispiel schlankere und leichtere Gebäude entwerfen, da das Tragwerk deutlich weniger Last und Schnee stemmen muss. Dadurch ist Light-Light-Roof neben dem 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 kann sich das System außerdem ideal mit der Gebäudeabluft verschalten, z. B. im Winter durch Abtauen von Schnee- oder Eislasten oder zur Wärmedämmung. Darüber hinaus basiert das Innendach auf einem IR-reflektierenden Gewebe. Je nach Sonneneinstrahlung, Temperatur und Lichtmenge können die Forschenden das Innendach bedarfsgerecht einregeln. Dafür entwickeln sie im Projekt eine gebäude- und nutzerbedarfs­angepasste Mess-, Steuer- und Regelungstechnik (MSR). Diese integrieren sie im System und bereiten durch eine cloudbasierte Lösung die Digitalisierung vor.

Erster Einsatz im Altmarktgarten

Im Dachgewächshaus »Altmarktgarten Oberhausen« testen die Forschenden das Glas-Folien Dach unter realen Einsatzbedingungen auf einer geplanten Dachfläche von 160 m² im Ganzjahresbetrieb. In den Seminarräumen des seit 2019 betriebenen gebäudeintegrierten Dachgewächshauses will das Projektteam das Vorhaben branchenübergreifend vorstellen. So bereiten sie die wirtschaftliche Verwertung vor. Dabei adressieren sie insbesondere den expandierenden Markt von im urbanen Raum angesiedelten Produktionssystemen.