Einführung durchscheinender Ziegel

20. April 2023

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von Empa, Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt

Verglaste Bauelemente sind in der Architektur eine beliebte Methode, um Licht in ein Gebäude zu lassen. Dadurch kann das umweltfreundliche Tageslicht besser genutzt werden und es wird weniger künstliche Beleuchtung benötigt.

Um diesen Vorteil zu maximieren, sollten die Glaselemente jedoch vorzugsweise für den Bau ganzer Wände der Gebäudehülle verwendet werden, was eine gute Wärmedämmung und eine gewisse Tragfähigkeit der Elemente voraussetzt – eine Kombination, die bisher auf dem Markt nicht verfügbar ist so bis jetzt.

Silica-Aerogele sind leistungsstarke Wärmedämmstoffe, die sich im Baubereich immer größerer Beliebtheit erfreuen. Am gebräuchlichsten sind undurchsichtige Dämmmatten und Putze. Bereits 2017 hatten Empa-Forscher Jannis Wernery und seine Kollegen aus der Abteilung Building Energy Materials and Components die Idee, das Dämmmaterial direkt in einen Baustein zu integrieren und stellten einen neuartigen, mit Aerogel gefüllten Ziegeltyp vor, den sogenannten „Aerobrick“. . Dank seiner hervorragenden Wärmedämmung spart dieser Ziegel Heizkosten – ohne dass eine zusätzliche Dämmschicht auf das Mauerwerk aufgebracht werden muss.

Aerogel kann jedoch auch nahezu transparent sein, wodurch ein lichtdurchlässiges, isolierendes Bausystem entsteht. Um dies zu nutzen und die Isolierleistung des „Aerobrick“ weiter zu verbessern, haben Wernery, Michal Ganobjak und Co. ein neuartiges modulares Bauteil auf Basis von Floatglas und Silica-Aerogel-Granulat entwickelt, das beide Eigenschaften vereint – es ist durchscheinend und isolierend: das Aerogel Glasbaustein.

Die mit transluzentem Aerogel-Granulat gefüllten Glasbausteine ​​ermöglichen den Bau ästhetisch ansprechender und gleichmäßig tragfähiger Fassadenelemente, die einen hohen Tageslichteinfall ermöglichen. Diese Kombination aus Festigkeit, Isolierung und Lichtdurchlässigkeit erreichten die Empa-Forscher durch den Einsatz versetzter Abstandshalter zwischen den Glasscheiben innerhalb des Glasbausteins, die für statische Stabilität bei minimaler Wärmeübertragung sorgen.

Der Glasbaustein hat eine gemessene Wärmeleitfähigkeit von 53 mW/(m∙K) und eine Druckfestigkeit von knapp 45 MPa. Dies ist die höchste Dämmleistung aller Ziegel, die in der Fachliteratur zu finden sind, geschweige denn auf dem Markt. Darüber hinaus verfügt es über die Eigenschaft der Lichtdurchlässigkeit.

Der Aerogel-Glasbaustein eignet sich für Anwendungen, bei denen gleichzeitig Anforderungen an eine hohe Tageslichteinstrahlung, Blendschutz und Sichtschutz bestehen, beispielsweise in Büros, Bibliotheken und Museen. Ein wichtiger Aspekt ist, dass eine Gebäudehülle aus solchen Glasbausteinen das Innere des Gebäudes tageslichtmäßig mit der Außenseite koppelt. Dies kann sich positiv auf den zirkadianen Rhythmus der Gebäudenutzer auswirken. Mögliche Anwendungen sind:

Eine Analyse der Materialkosten zeigt, dass der Isolierglasbaustein in solchen Anwendungen durchaus konkurrenzfähig sein kann. Damit bietet der Glasbaustein der Architektur neue Gestaltungsmöglichkeiten für mehr Tageslicht in Gebäuden – sowohl bei Neubauten als auch bei Sanierungen. Die Forscher haben den Aerogel-Glasbaustein nun zum Patent angemeldet und sind auf der Suche nach möglichen Industriepartnern.

Der Artikel wurde im Journal of Building Engineering veröffentlicht.

Mehr Informationen: Michal Ganobjak et al, Holen Sie sich das Licht und bewahren Sie die Wärme – Ein hochisolierender, durchscheinender Aerogel-Glasbaustein für Gebäudehüllen, Journal of Building Engineering (2022). DOI: 10.1016/j.jobe.2022.105600