3-fach-ISO als Dachverglasung

Eine unsachgemäße Dimensionierung kann bei 3-fach-ISO schnell zu Glasbruch führen. Diese Bruchgefahr lässt sich eigentlich leicht minimieren – wird sie aber häufig nicht. Denn leider werden die Unterschiede zwischen einem 2-fach- und einem 3-fach-ISO oft falsch eingeschätzt. Und allgemeine Empfehlungen (u. a. vom Bundesverband Flachglas) werden in der Praxis häufig außer Acht gelassen.

Gerade die klimatisch bedingte Last (kurz: Klimalast), iwe beispielsweise Schneelast, hat infolge von Temperatur- und Druckänderungen bei großen Scheibenzwischenräumen (SZR) ≥ 2 x 12 mm große Auswirkungen und ist für die Standsicherheit der Dachverglasung ein maßgeblicher Faktor. Die Klimalast kann bei großen Gasvolumina – je nach Einwirkungskombination, -grad sowie Scheibenaufbau, Glasstärke und -format – leicht Werte von ungefähr 10 kN/m² (= 1000 kg/m²) und mehr annehmen. Im Vergleich dazu: Die im Flachland übliche Annahme für die Windlast beträgt gerade einmal ca. 1 kN/m² (= 100 kg/m²).

Dabei muss die Klimabeanspruchung im SZR als flächenförmige, „unsichtbare“ innere Drucklast neben den anderen auf das Isolierglassystem wirkenden Kräften dauerhaft (ca. 25 Jahre) über Einzelglasscheiben und den Isolierglas-Randverbund aufgenommen werden. Nach der neuen Bemessungsnorm für Glas im Bauwesen (DIN 18008-2) ist sie für den statischen Nachweis bei möglichen Luftdruckunterschieden zwischen Produktionsort und Einbauort sogar als ständige Einwirkung anzusetzen.

Der Einfluss der Temperaturbelastung nimmt bei Glasscheiben mit Mehrfach-Beschichtungen, beim Einsatz von VSG, dunklen Gläsern und Einbauten (im SZR) aufgrund der erhöhten thermischen Absorption und somit stärkeren Aufheizung (= erhöhte Volumenausdehnung des Füllgases) im SZR deutlich zu. Zu beachten sind besonders südliche Einbaulagen, da sich hier die Klimalast u. U. gravierend erhöht, je nach Aufbau und Abmessung der Scheiben.

Hohe klimatische Anforderunge
Dachverglasungen unterliegen extremen klimatischen Lasten, da sich die ISO-Einheiten dort u. a. sehr stark aufheizen (z. T. über 80 °C). Deshalb sollte gerade bei Dachverglasungen mit ungünstigen Kantenverhältnissen der SZR bei 3-fach-Isolierglas auf 2 x 12 mm Glasstärke begrenzt werden.

Zusätzliche Anforderungen nach Schallschutz, Angriffhemmung usw. verstärken bei großen SZR und kurzen Kantenlängen die Belastung für die (dünneren äußeren) Einzelgläser und den Randverbund erheblich. Beispielhaft sind dafür Isolierglasaufbauten, wie etwa 6/4/ VSG 44.2, ggf. Kombinationen mit weiteren Verbund- oder Sondergläsern (z.B. P6B/6/VSG55.2).

Der Einfluss des Neigungswinkels bei Dachverglasungen
Der Ug-Wert von Verglasungen wird nach DIN EN 673 berechnet. Der Ug-Wert ist dabei u. a. abhängig vom Neigungswinkel der Verglasung. Bei geneigten Verglasungen (Wärmestrom aufwärts) ist die Konvektion – bedingt durch zahlreiche kleine, schnelle Wirbel im SZR – stärker und folglich der Ug-Wert schlechter (höher).

Generell beziehen sich in der Regel alle Angaben der Hersteller von Verglasungen auf senkrecht eingebaute Verglasungen (90 Grad), auch wenn die Verwendung als geneigte Verglasung bzw. Überkopfverglasung angeboten oder gefordert wird. Die tatsächlichen Werte müssen im Einzelfall unter Berücksichtigung aller Einflussgrößen ermittelt werden.

In Abhängigkeit vom Neigungswinkel können als Richtwerte für den 2-fach- bzw. 3-fach-Standardaufbau mit einem Ug-Wert von 1,1 bzw.
0,7 (0,5) W/m²K angenommen werden:

Bei 2-fach-Isoliergläsern steigt der Ug-Wert mit abnehmendem Neigungswinkel stark an. Bei 3-fach-Gläsern – besonders mit kleinen SZR – bleibt der Ug-Wert durch die geringe Konvektion über große Winkelbereiche konstant. Solche Gläser eignen sich daher sehr gut, um auch bei geneigtem Einbau niedrige Ug-Werte zu ­erzielen.

Empfehlungen der Autoren
Bei Einhaltung folgender Aspekte ist der Einsatz von 3-fach-Gläsern – ob als Vertikal- oder Dachverglasung – meist unproblematisch:

• Durchführung einer statischen Bemessung,
• Bemessung stets mit den realen Höhen von Produktions- und Einbauort, falls bekannt,
• bei asymmetrischem Glasaufbau die dünnere äußere Scheibe in ESG ausführen,
• beschichtete mittlere Scheiben zwingend in ESG ausführen (minimiert thermische Bruchgefahr, gerade in den Übergangsmonaten),
• erhöhten Glaseinstand wählen (max. 30 mm bei hochwärmedämmenden Profilen),
• bei kritischen Scheibenformaten (Vorsicht: hohe Randlasten) eine höhere Randverbund-Überdeckung im Vgl. zu 2-fach-ISO wählen, alternativ Randverbund mit TPS,
• Vergrößerung von kritischen Formaten anstreben, ggf. SZR mit Krypton-Füllung.

Die Erfahrungen zeigen, dass die genannten Empfehlungen in der Praxis, z. T. aufgrund von Preis und Lieferzeit, immer wieder ignoriert werden. Oftmals bleibt dies scheinbar ohne Auswirkung, da die Schadensursache(n) nur in wenigen Fällen eindeutig geklärt wird sowie hohe Sicherheiten (für die Glasfestigkeit) vorhanden sind. Zudem treten in der Realität die Lastannahmen (nach Norm) nur selten in voller Höhe oder in der ungünstigsten Kombination auf.

Sofern sich jedoch mehrere ungünstige thermische bzw. klimatische Belastungen (u. a. Teilbeschattung, Morgensonne nach kalten Nächten, hohe Außentemperaturen, Luftdruckänderungen, usw.) sowie nachteilige strukturelle, kon­struktive und geometrische Randbedingungen überlagern, kann dies zu einer Beschädigung des Randverbunds führen (Kondensat und Gasverlust). Im schlimmsten Fall kommt es sogar zum Scheibenbruch.

Erhöhte Gewichte beachten
Die generell deutlich höheren Gewichte von 3-fach-Gläsern wirken sich auf die Konstruktion und Beschläge aus. Daher ist die Auswahl einer geeigneten Rahmenkonstruktion (Beschläge) Voraussetzung für die zuverlässige und sichere Verglasung als 3-fach-ISO. Von Vorteil ist dabei eine zwängungsfreie Stützwirkung der Glasränder. Für die statische Bemessung der Gläser wird eine 2-, 3- oder 4-seitige, versatzfreie Lagerung der Glaskanten unter Annahme einer fachgerechten Verklotzung vorausgesetzt. Bei hohen Scheibengewichten sollten Verarbeiter dafür geeignete Schwerlastklötze verwenden.

Die Durchbiegung der Unterkonstruktion ist allgemein auf 1/200 der aufgelagerten Scheibenlänge zu begrenzen. Für die Aufnahme hoher Randlasten und Verformungen im Isolierglas-Randverbund infolge Überdrucks bietet sich der Einsatz eines thermoplastischen Abstandhalters (TPS) an. Dieser kann aufgrund seines elastischen, flexiblen Verhaltens Scheibenbewegungen gegenüber einer konventionellen Butylierung (Polyisobutylen) besser kompensieren.

Zudem weist ein TPS-Abstandhalter um 50 Prozent reduzierte Grenzflächen auf und führt so neben seiner guten Glashaftung zu einer verbesserten, d. h. dauerhaften Wasserdampf- und Gasdichtigkeit. Weiter überzeugt er durch niedrige Psi-Werte und erlaubt es, 3-fach-ISO ohne Spacer-Versatz und in einer definierten Paketstärke herzustellen.

Kritische Punkte bei 3-fach-Isolierglas
Folgende Punkte man beim Einsatz von 3-fach-ISO beachten und möglichst vermeiden:

• SZR > 2 x 12 mm mit kurzen Kantenlängen < 700 – 800 mm (vgl. DIN 18008-2:2010-12),
• ungünstige Kantenverhältnisse (sog. „Handtuchformate“, z. B. Dachgläser 650 x 3000 mm),
• asymmetrische Glasaufbauten,
• beschichtete mittlere Scheiben,
• geringe bzw. verringerte Glaseinstände,
• der Einsatz schlecht wärmedämmender Rahmen- und Abstandhalterprofile,
• schlechte Kantenqualität sowie ein Versatz der Glaskanten untereinander.

Die Autoren
Dr. Frank Ensslen ist Leiter Anwendungstechnik und Joachim Verne ist glastechnischer Berater bei der Semcoglas Holding GmbH. www.semcoglas.de