Projektart:
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Objekt:
Vakuumisolierglas (VIG)
Typ:
Ort:
-
Staat:
-
Architekt:
Prof. Richard Collins (Erfnder 1989, Sydney)
Materialien:
Glas, Vakuum, div. Randabdichtungen
Publiziert:
metallbau 9/2025-1
Seiten:
8 - 11
Inhalt:
Vakuumgläser
Das Dämmfenster von morgen
Bei Vakuumisoliergläsern (VIG) wird – ähnlich einer Thermoskanne – eine thermische Trennung durch einen luftleeren Zwischenraum zwischen innerer und äußerer Glasscheibe erreicht. Für die isolierende Wirkung ist die Hohlraumstärke unerheblich, weshalb Glasstärken von nur 7,7 mm (FINEO, Belgien) und U- Werte von bis zu 0,35 W/(m²•K) (LandVac, China) erreicht werden können. Zählt man noch Spacia von NSG aus Japan dazu, gibt es derzeit drei eigenständige VIG- Glas- Produkte.
Vakuumisolierglas (VIG) besteht – wie andere Isoliergläser auch – aus zwei Floatglasscheiben, von denen eine beschichtet ist, die durch einen Zwischenraum voneinander getrennt sind. Während bei gängigen Isoliergläsern dieser Abstand oft durch ein Edelgas (vorwiegend Argon) gefüllt ist, handelt es sich bei den VIG- Gläsern um ein annäherndes Vakuum. Da physikalisch betrachtet, in einem luftleeren Raum ein Wärmeaustausch unmöglich ist, kann der Scheibenabstand beliebig gering sein, weshalb dieser bei FINEO VIG- Gläsern sogar nur 0,1 mm beträgt.
Da jedoch verhindert werden muss, dass der reguläre Außendruck (Atmosphärische Druck) die beiden Glasscheiben einfach aneinanderpresst, müssen diese mit Abstandhaltern (Spacern) auseinandergehalten werden. Diese zylindrischen Körper besitzen meist einen Durchmesser von 0,1 bis 0,5 mm und eine Höhe entsprechend dem jeweiligen Scheibenabstand bei den verschiedenen Systemen. Da diese Spacer eine enorme Druckbelastung aufnehmen müssen, bedarf es dafür eines ausgesprochen harten und zähen Materials. LandVac arbeitet hier mit dem Edelmetall Titan, FINEO verwendet spezielle Kunststoffspacer. Die Spacer bilden auf der Glasfläche ein optisch kaum wahrnehmbares Punktgitter, dessen recht enge Maschenweite zwischen den Herstellern variiert.
Die VIG- Gläser aller Hersteller haben gemeinsam, dass in die vakuumierten Hohlräume ein meist silberfarbener Restfeuchtigkeitssammler, ein sog. „Getter“ – vergleichbar mit dem Trockenmittel bei herkömmlichen Isoliergläsern, eingebracht ist. Denn verständlicherweise sind die Bereiche nie zu 100 % “gasfrei“, womit auch eine geringe Restfeuchtigkeit in den evakuierten Bereichen unerwünschterweise verbleiben kann. Diese würde sich dann als Tauwasser von innen auf die Scheiben niederschlagen.
Da jedoch verhindert werden muss, dass der reguläre Außendruck (Atmosphärische Druck) die beiden Glasscheiben einfach aneinanderpresst, müssen diese mit Abstandhaltern (Spacern) auseinandergehalten werden. Diese zylindrischen Körper besitzen meist einen Durchmesser von 0,1 bis 0,5 mm und eine Höhe entsprechend dem jeweiligen Scheibenabstand bei den verschiedenen Systemen. Da diese Spacer eine enorme Druckbelastung aufnehmen müssen, bedarf es dafür eines ausgesprochen harten und zähen Materials. LandVac arbeitet hier mit dem Edelmetall Titan, FINEO verwendet spezielle Kunststoffspacer. Die Spacer bilden auf der Glasfläche ein optisch kaum wahrnehmbares Punktgitter, dessen recht enge Maschenweite zwischen den Herstellern variiert.
Die VIG- Gläser aller Hersteller haben gemeinsam, dass in die vakuumierten Hohlräume ein meist silberfarbener Restfeuchtigkeitssammler, ein sog. „Getter“ – vergleichbar mit dem Trockenmittel bei herkömmlichen Isoliergläsern, eingebracht ist. Denn verständlicherweise sind die Bereiche nie zu 100 % “gasfrei“, womit auch eine geringe Restfeuchtigkeit in den evakuierten Bereichen unerwünschterweise verbleiben kann. Diese würde sich dann als Tauwasser von innen auf die Scheiben niederschlagen.
Spacia: Von Australien über Japan in die Welt
1989 wurde von einer Forschungsgruppe der Universität Sydney unter Leitung von Prof. Richard Collins das erste, praktisch auch einsatzfähige Vakuumisolierglas entwickelt. 1994 kam es zu einer Kooperation mit der japanischen Nippon Sheet Glass Co., Ltd. (NSG) und 1996 war der Konzern in der Lage, ein kommerzielles Produkt in einer rentablen Stückzahl zu produzieren. Dabei liegt bei dem Produkt, dass NSG unter dem Namen Spacia bis heute vertreibt, der Schwerpunkt auf der Entwicklung von Dämmwerten von 1 - 1,5 W/(m²•K) in Glasmitte. Es ist lieferbar bis zu einer Größe von 1.350 x 2.400 mm. Angestrebt war vor allem ein dünnes Profil, das eine einfache Nachrüstung älterer japanischer Häuser erlaubte, die zu der Zeit meist noch Einfachverglasungen von 6 mm Stärke aufwiesen. Daher bestehen die Einheiten aus zwei jeweils 3 mm starken Floatglasscheiben, die einen 0,2 mm großen Abstand zueinander haben. Die Vakuumgläser wurden von NSG bei normalem Außendruck gefertigt und die Ränder bis auf eine kleine Verschlussöffnung luftdicht versiegelt. Anschließend wurden die Scheibenpaare mit einer Vakuumpumpe evakuiert und final versiegelt. Noch immer erfreut sich insbesondere in Japan Spacia einer großen Nachfrage und NSG stellt jährlich rd. 500.000 Einheiten her. In Europa wird Spacia von der bekannten Pilkington Gruppe vertrieben, zu der etwa die Pilkington Deutschland AG zählt und die allesamt NSG- Tochtergesellschaften sind.
1989 wurde von einer Forschungsgruppe der Universität Sydney unter Leitung von Prof. Richard Collins das erste, praktisch auch einsatzfähige Vakuumisolierglas entwickelt. 1994 kam es zu einer Kooperation mit der japanischen Nippon Sheet Glass Co., Ltd. (NSG) und 1996 war der Konzern in der Lage, ein kommerzielles Produkt in einer rentablen Stückzahl zu produzieren. Dabei liegt bei dem Produkt, dass NSG unter dem Namen Spacia bis heute vertreibt, der Schwerpunkt auf der Entwicklung von Dämmwerten von 1 - 1,5 W/(m²•K) in Glasmitte. Es ist lieferbar bis zu einer Größe von 1.350 x 2.400 mm. Angestrebt war vor allem ein dünnes Profil, das eine einfache Nachrüstung älterer japanischer Häuser erlaubte, die zu der Zeit meist noch Einfachverglasungen von 6 mm Stärke aufwiesen. Daher bestehen die Einheiten aus zwei jeweils 3 mm starken Floatglasscheiben, die einen 0,2 mm großen Abstand zueinander haben. Die Vakuumgläser wurden von NSG bei normalem Außendruck gefertigt und die Ränder bis auf eine kleine Verschlussöffnung luftdicht versiegelt. Anschließend wurden die Scheibenpaare mit einer Vakuumpumpe evakuiert und final versiegelt. Noch immer erfreut sich insbesondere in Japan Spacia einer großen Nachfrage und NSG stellt jährlich rd. 500.000 Einheiten her. In Europa wird Spacia von der bekannten Pilkington Gruppe vertrieben, zu der etwa die Pilkington Deutschland AG zählt und die allesamt NSG- Tochtergesellschaften sind.
FINEO: Das belgische Glas
Im belgischen Louvrain- La- Neuve, etwa 50 km südöstlich von Brüssel, befindet sich das große Glaswerk von AGC Glas Europe, die zu der ebenfalls japanischen Asahi Glass Co., Ltd. (AGC) zählen. Unter dem Produktnamen FINEO stellt AGC Glass Europe Vakuumglas her. Die Standardausführung wird aus zwei regulären Floatglasscheiben produziert, zwischen die 0,1 mm starke Abstandhalter in einem gitterförmigen Raster eingefügt werden. Die VIG- Gläser von FINEO können innerhalb von vier bis sechs Wochen bis zu einer Größe von bis 1.600 x 3.000 mm geliefert werden. Die üblichen Floatglasscheiben zeichnen sich durch eine besonders flache Oberfläche (Planität) aus, wobei Sie unter hoher Belastung, z. B. durch Punktlasten der Spacer/ Pillars resultierend, weshalb der Spacerabstand mit 2 cm relativ engmaschig gewählt ist. Neu im Sortiment ist eine FINEO- Version aus besonders planen Einscheibensicherheitsgläsern (ESG), weshalb auch hier der Glasabstand bei 0,1 mm belassen werden konnte. Die besonders harten Kunststoffabstandhalter der FINEO- Vakuumgläser besitzen einen Durchmesser von nur 0,1 mm.
Mit einem Hochdruckwasserstrahl werden die Glasscheiben auf das bestellte Maß und gewünschte Form geschnitten. Letzteres erlaubt ein sortenreines Recycling, wenn die Vakuumgläser nach geschätzten 60 Jahren das Ende ihrer Lebensdauer erreicht haben.
Die Evakuierung des Zwischenraums erfolgt bei den FINEO T (aus Einscheibensicherheitsglas)-Gläsern über eine Auslassöffnung. Bei FINEO aus Floatglas ist keine Evakuierungsöffnung vorhanden. Der Prozess ist so langwierig, weil sowohl die keramische Versiegelung als auch die Evakuierung thermische Prozesse sind, die ein langsames Erwärmen und Abkühlen der Gläser erfordern. Während die regulären FINEO Vakuumgläser nach den bestellten Maßen aus großen Floatglasscheiben ausgeschnitten und weiterverarbeitet werden, müssen die ESG- Scheiben nach ihrem Endmaßschnitt vorgespannt und gehärtet werden. Erst dann können sie zu Vakuumgläsern weiterverarbeitet werden.
Am Ende der Produktion erfolgt bei FINEO einen Kantenbearbeitung. Sowohl reguläre Floatglasscheiben wie auch die ESG- Version können mit einer Wärme- oder Sonnenschutzschicht versehen werden. Diese wird bei den Gläsern auf der Innenseite – also dort wo später das Vakuum erzeugt wird – appliziert.
AGC Glas Europe gibt auf all seine FINEO- Produkte eine 20-jährige Garantie. Der Ug- Wert der FINEO- Gläser beträgt 0,7 W/(m²•K) bei einer Gesamtscheibenstärke von 7,7 mm. Weil AGC Europe derzeit eine Verwendung von FINEO hauptsächlich im Denkmalbereich sieht, strebt das Unternehmen aktuell keinen deutlich niedrigeren U- Wert an.
Im belgischen Louvrain- La- Neuve, etwa 50 km südöstlich von Brüssel, befindet sich das große Glaswerk von AGC Glas Europe, die zu der ebenfalls japanischen Asahi Glass Co., Ltd. (AGC) zählen. Unter dem Produktnamen FINEO stellt AGC Glass Europe Vakuumglas her. Die Standardausführung wird aus zwei regulären Floatglasscheiben produziert, zwischen die 0,1 mm starke Abstandhalter in einem gitterförmigen Raster eingefügt werden. Die VIG- Gläser von FINEO können innerhalb von vier bis sechs Wochen bis zu einer Größe von bis 1.600 x 3.000 mm geliefert werden. Die üblichen Floatglasscheiben zeichnen sich durch eine besonders flache Oberfläche (Planität) aus, wobei Sie unter hoher Belastung, z. B. durch Punktlasten der Spacer/ Pillars resultierend, weshalb der Spacerabstand mit 2 cm relativ engmaschig gewählt ist. Neu im Sortiment ist eine FINEO- Version aus besonders planen Einscheibensicherheitsgläsern (ESG), weshalb auch hier der Glasabstand bei 0,1 mm belassen werden konnte. Die besonders harten Kunststoffabstandhalter der FINEO- Vakuumgläser besitzen einen Durchmesser von nur 0,1 mm.
Mit einem Hochdruckwasserstrahl werden die Glasscheiben auf das bestellte Maß und gewünschte Form geschnitten. Letzteres erlaubt ein sortenreines Recycling, wenn die Vakuumgläser nach geschätzten 60 Jahren das Ende ihrer Lebensdauer erreicht haben.
Die Evakuierung des Zwischenraums erfolgt bei den FINEO T (aus Einscheibensicherheitsglas)-Gläsern über eine Auslassöffnung. Bei FINEO aus Floatglas ist keine Evakuierungsöffnung vorhanden. Der Prozess ist so langwierig, weil sowohl die keramische Versiegelung als auch die Evakuierung thermische Prozesse sind, die ein langsames Erwärmen und Abkühlen der Gläser erfordern. Während die regulären FINEO Vakuumgläser nach den bestellten Maßen aus großen Floatglasscheiben ausgeschnitten und weiterverarbeitet werden, müssen die ESG- Scheiben nach ihrem Endmaßschnitt vorgespannt und gehärtet werden. Erst dann können sie zu Vakuumgläsern weiterverarbeitet werden.
Am Ende der Produktion erfolgt bei FINEO einen Kantenbearbeitung. Sowohl reguläre Floatglasscheiben wie auch die ESG- Version können mit einer Wärme- oder Sonnenschutzschicht versehen werden. Diese wird bei den Gläsern auf der Innenseite – also dort wo später das Vakuum erzeugt wird – appliziert.
AGC Glas Europe gibt auf all seine FINEO- Produkte eine 20-jährige Garantie. Der Ug- Wert der FINEO- Gläser beträgt 0,7 W/(m²•K) bei einer Gesamtscheibenstärke von 7,7 mm. Weil AGC Europe derzeit eine Verwendung von FINEO hauptsächlich im Denkmalbereich sieht, strebt das Unternehmen aktuell keinen deutlich niedrigeren U- Wert an.
BENGglas: Der europäische LandVac- Vertrieb
Die im niederländischen Goirle ansässige BENGglas B.V. vertreibt in Europa Vakuumgläser des chinesischen Herstellers LandVac Ti- VIG CO., Ltd. Tatsächlich werden alle Bestellungen - so individuell und geringfügig sie auch sein mögen – in dem Werk in Luoyang produziert und anschließend per Schiff nach Europa transportiert. Die Lieferzeit beträgt derzeit 12 - 14 Wochen.
LandVac verwendete bisalang reguläre Einscheibensicherheitsgläser (ESG) als Grundlage für seine Vakuumprodukte. Dies besitzt den Vorteil, dass der Spacer- Abstand mit 55 mm relativ weit gewählt ist. Der Nachteil bei einer Verwendung regulär gehärteter ESG- Gläser besteht in der größeren Unebenheit, weshalb die Höhe der Abstandhalter mit 0,3 mm erheblich größer und damit auch die Scheibenstärke mit 8,3 mm eine höhere ist. Damit einher geht aber ein auffallend geringer U- Wert von 0,35 W/(m²•K), der 50 Jahre lang erreicht werden soll. Seit kurzem arbeitet LandVac ebenfalls mit deutlich weniger welligen ESG- Gläsern, was eine Reduktion des Scheibenabstands und eine Verkleinerung des Spacer- Durchmessers ermöglicht.
LandVac verschließt das Vakuum zwischen den beiden ESG- Scheiben mit einer metallischen Klebeverbindung, die als umlaufende, oftmals braun gefärbte Randwulst erkennbar ist. Von dieser bis zur eigentlichen Glaskante verbleibt ein Überstand von etwa 1 mm, der mechanisch nachbearbeitet werden kann. Entsprechend sind diese Doppelkanten geschliffen und leicht abgerundet.
LandVac macht keine Angaben zu der Produktionsweise seiner Vakuumgläser und auch John Creutzberg, Direktor von BENGglas, hat bei seinen Besuchen die Fertigungshallen nur von außen gesehen. Tatsache ist, das LandVac mit Liefergrößen von bis zu 2.350 x 4.150 mm die derzeit größten Vakuumgläser anbietet. Für Creutzberg sind luftdichte und druckfeste Hybridmaschinen in dieser Größe, die gleichzeitig unter Luftabschluss Spacer einbringen, Glas auf Glas legen, Scheiben schneiden und verkleben können nur schwer vorstellbar. Daher vermutet er, dass die komplette Fertigung in einem evakuierten Gebäuderaum stattfindet.
Die im niederländischen Goirle ansässige BENGglas B.V. vertreibt in Europa Vakuumgläser des chinesischen Herstellers LandVac Ti- VIG CO., Ltd. Tatsächlich werden alle Bestellungen - so individuell und geringfügig sie auch sein mögen – in dem Werk in Luoyang produziert und anschließend per Schiff nach Europa transportiert. Die Lieferzeit beträgt derzeit 12 - 14 Wochen.
LandVac verwendete bisalang reguläre Einscheibensicherheitsgläser (ESG) als Grundlage für seine Vakuumprodukte. Dies besitzt den Vorteil, dass der Spacer- Abstand mit 55 mm relativ weit gewählt ist. Der Nachteil bei einer Verwendung regulär gehärteter ESG- Gläser besteht in der größeren Unebenheit, weshalb die Höhe der Abstandhalter mit 0,3 mm erheblich größer und damit auch die Scheibenstärke mit 8,3 mm eine höhere ist. Damit einher geht aber ein auffallend geringer U- Wert von 0,35 W/(m²•K), der 50 Jahre lang erreicht werden soll. Seit kurzem arbeitet LandVac ebenfalls mit deutlich weniger welligen ESG- Gläsern, was eine Reduktion des Scheibenabstands und eine Verkleinerung des Spacer- Durchmessers ermöglicht.
LandVac verschließt das Vakuum zwischen den beiden ESG- Scheiben mit einer metallischen Klebeverbindung, die als umlaufende, oftmals braun gefärbte Randwulst erkennbar ist. Von dieser bis zur eigentlichen Glaskante verbleibt ein Überstand von etwa 1 mm, der mechanisch nachbearbeitet werden kann. Entsprechend sind diese Doppelkanten geschliffen und leicht abgerundet.
LandVac macht keine Angaben zu der Produktionsweise seiner Vakuumgläser und auch John Creutzberg, Direktor von BENGglas, hat bei seinen Besuchen die Fertigungshallen nur von außen gesehen. Tatsache ist, das LandVac mit Liefergrößen von bis zu 2.350 x 4.150 mm die derzeit größten Vakuumgläser anbietet. Für Creutzberg sind luftdichte und druckfeste Hybridmaschinen in dieser Größe, die gleichzeitig unter Luftabschluss Spacer einbringen, Glas auf Glas legen, Scheiben schneiden und verkleben können nur schwer vorstellbar. Daher vermutet er, dass die komplette Fertigung in einem evakuierten Gebäuderaum stattfindet.
Spacer als Wärmebrücken
Grundsätzlich könnte man bei allen Vakuumgläsern die Abstandhalter als Schwachpunkte betrachten, da diese effektiv ganz kleine Wärmebrücken sind. Tatsächlich ist dies ansatzweise bei einem äußeren Tauwasserbefall sichtbar, der zuerst an den Spacerpunkten verschwindet, da hier die Gläser punktuell eine höhere Temperatur einnehmen. Auf die gesamte Glasfläche hochgerechnet ist jedoch der hierdurch entstandene Wärmeverlust zu vernachlässigen. Es erklärt jedoch das Bestreben der Hersteller, neben den optischen Nachteilen, die Abstandhalter mit einem möglichst geringern Durchmesser zu versehen und möglichst weit auseinander zu platzieren.
Grundsätzlich könnte man bei allen Vakuumgläsern die Abstandhalter als Schwachpunkte betrachten, da diese effektiv ganz kleine Wärmebrücken sind. Tatsächlich ist dies ansatzweise bei einem äußeren Tauwasserbefall sichtbar, der zuerst an den Spacerpunkten verschwindet, da hier die Gläser punktuell eine höhere Temperatur einnehmen. Auf die gesamte Glasfläche hochgerechnet ist jedoch der hierdurch entstandene Wärmeverlust zu vernachlässigen. Es erklärt jedoch das Bestreben der Hersteller, neben den optischen Nachteilen, die Abstandhalter mit einem möglichst geringern Durchmesser zu versehen und möglichst weit auseinander zu platzieren.
Hybridverglasungen
Alle Vakuumglashersteller bieten neben den eigentlichen VIG- Doppelgläsern Hybridversionen an, bei denen diese mit herkömmlichen Isolierglaslagen verbunden sind. Hier sind in der Regel nur Zweifach- -Versionen, die mit der VIG- Einheit kombiniert sind, lieferbar. Zudem kann so ein noch breiteres Spektrum von Oberflächenvergütungen angeboten werden.
Ein weiterer Verwendungszweck für die Hybridscheiben ist die Schalldämmung, für die Masse grundsätzlich ein dämpfender Faktor ist. Allerdings liegen die Dämmwerte bei VIG- Gläsern ebenfalls höher, als ihre Schlankheit erwarten lässt. Der Grund dafür ist, dass ein Vakuum keine Schallwellen überträgt.
Alle Vakuumglashersteller bieten neben den eigentlichen VIG- Doppelgläsern Hybridversionen an, bei denen diese mit herkömmlichen Isolierglaslagen verbunden sind. Hier sind in der Regel nur Zweifach- -Versionen, die mit der VIG- Einheit kombiniert sind, lieferbar. Zudem kann so ein noch breiteres Spektrum von Oberflächenvergütungen angeboten werden.
Ein weiterer Verwendungszweck für die Hybridscheiben ist die Schalldämmung, für die Masse grundsätzlich ein dämpfender Faktor ist. Allerdings liegen die Dämmwerte bei VIG- Gläsern ebenfalls höher, als ihre Schlankheit erwarten lässt. Der Grund dafür ist, dass ein Vakuum keine Schallwellen überträgt.
Vakuumgläser sind die Zukunft
Auch wenn viele Nutzer im ersten Moment die – wenn man um sie weiß – durchaus sichtbaren Abstandhalter missbilligen, sieht John Creutzberg in den Vakuumgläsern die Zukunft des nachhaltigen Bauens. Denn die Scheiben tragen zu einem passiven Energiegewinn der Bauten bei. Die meisten neuen Techniken stellen den nachhaltigen Energiegewinn in den Vordergrund. Doch Windräder, Photovoltaikanlagen und Wärmepumpen brauchen zunächst eine Stromversorgung und eine durchaus manipulierbare, digitale Steuerung. Bricht eines davon oder gar beides zusammen, versagt das ganze System. Anders verhält sich dagegen ein innovativ gedämmtes Haus: Es hält einfach die Wärme - ob Strom da ist oder nicht.
Robert Mehl, Aachen
https://www.metallbau-magazin.de/artikel/vakuumglaeser-4280471.html
Auch wenn viele Nutzer im ersten Moment die – wenn man um sie weiß – durchaus sichtbaren Abstandhalter missbilligen, sieht John Creutzberg in den Vakuumgläsern die Zukunft des nachhaltigen Bauens. Denn die Scheiben tragen zu einem passiven Energiegewinn der Bauten bei. Die meisten neuen Techniken stellen den nachhaltigen Energiegewinn in den Vordergrund. Doch Windräder, Photovoltaikanlagen und Wärmepumpen brauchen zunächst eine Stromversorgung und eine durchaus manipulierbare, digitale Steuerung. Bricht eines davon oder gar beides zusammen, versagt das ganze System. Anders verhält sich dagegen ein innovativ gedämmtes Haus: Es hält einfach die Wärme - ob Strom da ist oder nicht.
Robert Mehl, Aachen
https://www.metallbau-magazin.de/artikel/vakuumglaeser-4280471.html
