Widerstandsfähigkeit moderner Isolierglasfenster bei zunehmenden Extremwettersituationen

In Zeiten des Klimawandels mit steigender Häufigkeit von Wetterextremen wie Stürmen, Starkregen, Hitzeperioden und Kältewellen gewinnt die Widerstandsfähigkeit von Fenstern immer mehr an Bedeutung. Moderne Isolierglasfenster müssen nicht nur energieeffizient sein, sondern auch extremen Belastungen standhalten können. Dieser Artikel beleuchtet, wie heutige Fenster für diese Herausforderungen gerüstet sind, welche Unterschiede zwischen normalen Fenstern und Dachfenstern bestehen und welche innovativen Entwicklungen in Zukunft für noch robusteres Glas sorgen werden.

Klimatische Herausforderungen für Isolierglasfenster
Klimatische Veränderungen führen bei Isolierglasscheiben zu einer zusätzlichen Beanspruchung, die bei der Konstruktion berücksichtigt werden muss. Das im Scheibenzwischenraum (SZR) eingeschlossene Füllgas verändert bei Temperatur- und Luftdruckänderungen sein Volumen und führt damit zu einer klimatisch induzierten Beanspruchung der Einzelscheiben1. Diese Ein- bzw. Ausbauchung der Isolierglasscheibe, auch als Doppelscheibeneffekt oder Koppeleffekt bezeichnet, stellt eine erhebliche Herausforderung dar.

Die resultierenden Belastungen hängen stark von der Nachgiebigkeit der Scheiben ab. Bei großformatigen Scheiben mit hoher Nachgiebigkeit sind diese klimatisch induzierten Zwängungen weitgehend vernachlässigbar, bei kleinformatigen Scheiben mit geringer Nachgiebigkeit ergeben sich jedoch hohe Beanspruchungen1. Zu den klimatischen Einflüssen zählen:

Luftdruckänderungen durch meteorologische Hoch- und Tiefdruckgebiete
Temperaturänderungen im Scheibenzwischenraum durch Umgebungstemperatur oder solare Einstrahlung
Höhendifferenzen zwischen Herstellungs- und Einbauort1
Bei völlig unnachgiebigen Systemen kann eine Erwärmung im Scheibenzwischenraum um 20 K, eine Höhendifferenz von 600 m und eine Abnahme des meteorologischen Luftdrucks um 2 kN/m² zu einem isochoren Druck von etwa 16 kN/m² führen1. Diese Belastungen müssen bei der Konstruktion moderner Isolierglasfenster berücksichtigt werden.

Aktuelle Technologien für widerstandsfähige Fenster
Moderne Isolierglasfenster sind mit verschiedenen Technologien ausgestattet, um den klimatischen Herausforderungen zu begegnen. Stand der Technik sind Dreifachverglasungen mit einem Ug-Wert von etwa 0,6 W/(m²·K) bis 0,8 W/(m²·K), die mit wärmetechnisch verbesserten Randverbundsystemen kombiniert werden3.

Der Randverbund zwischen den Glasscheiben erfüllt mehrere wichtige Funktionen: Er hält die einzelnen Scheiben auf Distanz, verbindet sie elastisch aber zug- und schubfest miteinander und versiegelt den Scheibenzwischenraum hermetisch3. Ein thermisch verbesserter Randverbund – die sogenannte "Warme Kante" – kann zudem die Kondensatbildung am Scheibenrand reduzieren und damit die Gefahr von Schimmelbildung verringern3.

Hochwertige Isolierung durch Dreifachverglasung und thermisch getrennte Rahmen verhindert nicht nur Wärmeverluste im Winter, sondern auch Hitzestau im Sommer2. Die Fenster sind zudem mit intelligenten Beschichtungen versehen, die die Sonneneinstrahlung regulieren können, indem aufgedampfte Metallschichten die Durchlässigkeit für Wärmestrahlung senken3.

Besondere Anforderungen an Dachfenster
Dachfenster sind durch ihre exponierte Lage besonders extremen Wetterbedingungen ausgesetzt und müssen daher noch robuster konstruiert sein als normale Fenster18. Sie sind allen Wettereinflüssen wie Sturm, Regen und insbesondere Hagel direkt ausgesetzt, während Fassadenfenster teilweise durch überstehende Dächer oder andere architektonische Elemente geschützt sein können.

Robuste Konstruktion moderner Dachfenster
Moderne Dachfenster werden mit besonderem Fokus auf hohe Sicherheitsstandards konstruiert und sind sturmsicher sowie hagelfest ausgelegt13. Die äußere Glasscheibe besteht aus Einscheiben-Sicherheitsglas, das aus gehärtetem Glas nach DIN EN 12150 gefertigt wird8. Durch spezielle thermische Verfahren unter hohen Temperaturen wird dieses Glas gehärtet und weist eine beeindruckende Schlag- und Stoßfestigkeit auf8.

Die so behandelten Dachfenster können durch die deutlich erhöhte Schlag- und Stoßfestigkeit problemlos extremen Wetterbedingungen standhalten. Sie sind im direkten Vergleich robuster als herkömmliches Glas und sogar stabiler als Dachziegel8. Auf der Innenseite werden qualitative Dachfenster serienmäßig mit durchbruchhemmendem Verbund-Sicherheitsglas ausgestattet, das im Falle eines Bruchs die Verletzungsgefahr erheblich reduziert, indem eine reißfeste Folie zwischen den Scheiben die Glassplitter bindet8.

Zusätzlich bieten spezielle Ausführungen wie VELUX Energy-Scheiben noch besseren Schutz vor Hagel: Die dreifach verglaste Fensterscheibe weist sowohl auf der Außen- als auch auf der Zwischenscheibe Einscheiben-Sicherheitsglas auf8. Diese Konstruktion macht moderne Dachfenster besonders widerstandsfähig gegen Hagelkörner, die die Größe von Tennisbällen erreichen und mit Geschwindigkeiten von bis zu 70 km/h aufprallen können18.

Aufrüstungsmöglichkeiten für ältere Dachfenster
Ältere Dachfenster verfügen in den meisten Fällen nur über eine Standard-Isolierverglasung, die weder gegen extreme Wetterbedingungen wie Hagel und Sturm noch gegen Verletzungen bei Glasbrüchen ausreichend schützt8. Für diese Fenster gibt es jedoch Nachrüstmöglichkeiten, um ihre Widerstandsfähigkeit zu erhöhen.

Der Austausch der alten Standardfensterscheibe durch eine neue Sicherheits- und Energiesparscheibe kann ein älteres Dachfenster hagelsicher machen, ohne dass das gesamte Fenster ersetzt werden muss, was Zeit und Geld spart8. In vielen Fällen lohnt es sich jedoch, die alten Dachfenster komplett auszutauschen, um auf dem neuesten Stand des Wetterschutzes zu sein und gleichzeitig den Wert des Hauses zu steigern5.

Unterschiede zwischen Dach- und Fassadenfenstern
Während Dachfenster besonders extremen Bedingungen ausgesetzt sind, haben auch normale Fassadenfenster mit spezifischen Herausforderungen zu kämpfen. Die Widerstandsfähigkeit von Fenstern gegen Windlasten wird nach DIN EN 12210 klassifiziert, und je nach Lage und Gebäudestruktur müssen Fenster hohen Windlasten standhalten können16. Ebenso wird die Schlagregendichtheit nach DIN EN 12208 bestimmt, was besonders in exponierten Lagen oder bei Hochhäusern ein kritischer Faktor ist16.

Fassadenfenster sind zudem stärker durch direkte Sonneneinstrahlung und damit verbundene Hitzeentwicklung betroffen, die bei dunklen, farbigen Fenstern zu Verformungen führen kann16. Daher müssen geeignete Kaschierfolien oder Lackierungen eingesetzt werden, um die Funktionalität auch bei starker Hitzeeinwirkung zu gewährleisten.

Für beide Fenstertypen gilt: Die Klimalast beschreibt die Formveränderung von Isolierglasscheiben bei Temperatur- und Luftdruckunterschieden. Bei Hitze lässt sich eine leichte Wölbung der Glasscheiben nach außen erkennen, während sich bei Kälte die Scheiben leicht nach innen wölben11. Durch eine passende Konstruktion kann man dieser Klimalast entgegenwirken, um zu verhindern, dass sich der Randverbund löst und die Isolierwirkung verloren geht.

Innovative Entwicklungen für noch robusteres Glas
Die Forschung arbeitet kontinuierlich an neuen Technologien, um Glas noch widerstandsfähiger gegen extreme Wetterbedingungen zu machen.

Selbstheilendes Glas
Eine revolutionäre Entdeckung im Bereich der Glasentwicklung ist das selbstreparierende Glas. Der japanische Chemiker Yu Yanagisawa von der Universität Tokio entwickelte ein Glas, das sich nach einem Bruch fast wie von selbst repariert7. Dieses Material besteht aus einer Kombination der Substanzen Polyäther und Thiocarbamid, dessen Wasserstoff-Verbindung dem Glas eine selbstklebende Eigenschaft verleiht7.

Nach einem Bruch müssen lediglich die Teile 30 Sekunden lang aneinander gedrückt werden, und das Glas verbindet sich wieder zu einem Stück7. Neben dieser selbstreparierenden Eigenschaft weist das Material eine besonders große Stabilität auf und könnte die Lebensdauer vieler Glasgegenstände verdoppeln oder sogar verdreifachen7. Allerdings nimmt die Haltbarkeit bei Temperaturen über 40 Grad Celsius ab, und weitere Forschung ist nötig, um diese Technologie für den Einsatz in Fenstern zu optimieren7.

Ionenaustauschverfahren für härteres Glas
Eine weitere innovative Methode zur Verbesserung der Widerstandsfähigkeit von Glas ist das Ionenaustauschverfahren. Dabei werden Glasoberflächen widerstandsfähiger gemacht, indem sie in eine Salzschmelze gebracht werden10. Kaliumionen in der Lösung dringen in die Glasoberfläche ein und ersetzen die ursprünglich im Glas enthaltenen kleineren Natriumionen10.

Beim Abkühlen wird das Glas durch die größeren Kaliumionen komprimiert, wodurch eine Druckspannungsschicht entsteht, die eine widerstandsfähige Oberfläche bildet10. Die robuste Oberfläche von chemisch gehärtetem Glas ist ideal für stark beanspruchte Anwendungen, und selbst kleinere Kerben und Kratzer können dem Glas nicht viel anhaben und führen nicht zu weiteren Rissen oder Sprüngen10.

Neue Materialien und Beschichtungen
Die Entwicklung neuer Materialien und Beschichtungen trägt ebenfalls zur Steigerung der Widerstandsfähigkeit von Fenstern bei. Mit UV-beständigen Oberflächentechnologien wie KALEIDO COLOR werden Fenster langlebig und widerstandsfähig gegen extreme Sonneneinstrahlung gemacht16. Faserverstärkte Hochleistungswerkstoffe wie RAU-FIPRO X bieten hohe Stabilität und eignen sich besonders für Fenster mit großen Glasflächen in wind- und wetterexponierten Lagen16.

Auch im Bereich der Beschichtungen gibt es Fortschritte: Wärmeschutzbeschichtungen reflektieren die Wärme in den Innenraum zurück, während Sonnenschutzbeschichtungen die Hitze im Sommer abhalten14. Diese speziellen Beschichtungen werden immer effektiver und können gezielt auf die jeweiligen klimatischen Anforderungen abgestimmt werden.

Fazit: Gerüstet für die Zukunft
Die zunehmenden Extremwetterereignisse durch den Klimawandel stellen hohe Anforderungen an moderne Fenster. Doch die Entwicklung in der Fenstertechnologie hält Schritt: Heutige Isolierglasfenster sind bereits deutlich widerstandsfähiger gegen extreme Belastungen als ihre Vorgänger. Besonders Dachfenster haben in ihrer Widerstandsfähigkeit erhebliche Fortschritte gemacht und sind mit speziell gehärtetem Sicherheitsglas ausgestattet, das selbst Hagelkörnern in Tennisballgröße standhalten kann.

Die Forschung arbeitet kontinuierlich an noch robusteren Lösungen. Von selbstheilendem Glas über Ionenaustauschverfahren bis hin zu neuartigen Beschichtungen – die Zukunft verspricht Fensterglas, das noch besser gegen die Herausforderungen des Klimawandels gewappnet ist. So können moderne Isolierglasfenster nicht nur zur Energieeffizienz von Gebäuden beitragen, sondern auch deren Widerstandsfähigkeit gegen extreme Wetterbedingungen verbessern und damit die Sicherheit und den Komfort für die Bewohner erhöhen.

Für Hausbesitzer lohnt es sich, bei Neubauten oder Renovierungen auf moderne, klimaresistente Fenster zu setzen oder bestehende Fenster entsprechend nachzurüsten. Die Investition in hochwertige, widerstandsfähige Fenster zahlt sich langfristig aus – nicht nur durch Energieeinsparungen, sondern auch durch vermiedene Schäden und erhöhten Wohnkomfort bei extremen Wetterereignissen.

Was macht Glastechnik Schneeberg?
Glastechnik Schneeberg produziert patentiertes, vierseitig rahmenloses Dreifach-Isolierglas mit einem beeindruckenden U-Wert von bis zu 0,7. Dies entspricht einer bis zu 70 % besseren Isolierleistung im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen. Das firmeneigene Laminierungsverfahren sorgt für maximale Dichtigkeit, Transparenz und Rostschutz. Die Produkte sind vollständig „Made in Germany“ und basieren auf über 23 Jahren Erfahrung im Glasbau. (Hochwertige Isolierglasplatten vom Hersteller Schneeberg, Hochwertige Isolierglasplatten vom Hersteller Schneeberg, Pristine High Quality Isolation Glass Panes Manufacturer)

Produkt- und Anwendungsbereiche
Das Unternehmen bietet eine breite Palette an Glaslösungen an, darunter: (Glaswerk Schneeberg produziert unter neuem Namen)

Hinterleuchtete Möbel und Wandelemente: Für stilvolle Innenraumgestaltung.
Jalousienglas mit Isolette: Integrierte Aluminiumlamellen für Sichtschutz und Lichtlenkung.
Isolierglas für Gewächshäuser: Optimale Wärmedämmung bei maximaler Lichtdurchlässigkeit.
Mobile Anwendungen: Ultraleichtes Isolierglas für Fahrzeuge und Schiffe.
Solarfenster: Transparente Fenster, die Strom erzeugen.
Gebogenes ESG-Glas: Individuelle Designlösungen für Architektur und Innenräume. (Hochwertige Isolierglasplatten vom Hersteller Schneeberg, Hochwertige Isolierglasplatten vom Hersteller Schneeberg)
Standortvorteil Schneeberg
Die Stadt Schneeberg im Erzgebirge bietet ideale Bedingungen für die Glasherstellung: (Warum Schneeberg der perfekte Standort für hochwertige Glasherstellung ist)

Reiner Quarzsand: Hochwertiger Rohstoff für klares Glas.
Traditionelles Handwerk: Langjährige Erfahrung und Fachwissen in der Glasverarbeitung.
Moderne Technologien: Integration innovativer Techniken zur Qualitätssteigerung.
Nachhaltigkeit: Einsatz umweltfreundlicher Produktionsmethoden und recycelter Materialien. (Warum Schneeberg der perfekte Standort für hochwertige Glasherstellung ist)
Glastechnik Schneeberg kombiniert traditionelle Handwerkskunst mit modernster Technologie, um hochwertige, innovative und nachhaltige Glaslösungen anzubieten. (Glaswerk Schneeberg produziert unter neuem Namen)

Für mehr Information: https://schneeberg.glass oder gerne direkt an [email protected] oder folgen Sie uns auf LinkedIn 
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Quellen:
https://www.baunetzwissen.de/glas/fachwissen/sicherheit-tragfaehigkeit/klimabelastungen-bei-isolierglasscheiben-159324
https://www.weissundweiss.de/blog/klimaresilient-bauen-wetterextremen-trotzen-mit-fenstern-tueren-und-glasbauten/
https://de.wikipedia.org/wiki/Mehrscheiben-Isolierglas
https://www.dach.de/dachfenster-gauben/dachfenster/sichere-dachfenster-02063/
https://www.kronmat.de/dachfenster-vor-hagel-schuetzen/
https://varosun.com
https://www.t-online.de/nachrichten/wissen/id_82965242/forscher-entdeckt-selbstreparierendes-glas.html
https://www.bauspot.de/spots/dachfenster-bei-hagel-uberschatzte-gefahr-6191
https://www.interelectronix.com/de/was-ist-gehaertetes-glas.html
https://www.corning.com/emea/de/innovation/the-glass-age/science-of-glass/the-secret-of-tough-glass-ion-exchange.html
https://www.fensterblick.de/klimabelastung-isolierglasscheiben.html
https://www.baunetzwissen.de/fenster-und-tueren/fachwissen/bauphysik/starkregen-wasser--und-schlagregendichtheit-7719029
https://www.theo-may.de/aktuelles/dachfenster-im-fokus-starker-unwetter
https://fenster-komm.de/ratgeber/isolierverglasung/
https://www.velux.de/magazin/dachfenster-von-schnee-befreien
https://www.wirliebenbau.de/fenster-im-extrem-wie-sie-hitze-sturm-und-kaelte-trotzen-loesungen-fuer-klimatische-extrembedingungen/