Lichtes Mauerwerk

Glasbausteine sind in der Architektur schon seit langem beliebt, um mehr Licht in Gebäude zu bringen, um Licht in ein Gebäude zu bringen. So lässt sich das umweltfreundliche Tageslicht besser nutzen, und es wird weniger künstliche Beleuchtung benötigt.

Um diesen Vorteil zu maximieren, sollten aus den Glaselementen jedoch möglichst ganze Wände für die Gebäudehülle gebaut werden, was voraussetzt, dass die Elemente über eine wirksame Wärmedämmung verfügen und eine gewisse Last tragen können – eine Kombination, die so auf dem Markt bislang nicht verfügbar war.

Tragender Glasbaustein entwickelt

Ein Empa-Team hat nun einen lichtdurchlässigen und dank Aerogel gut dämmenden Glasbaustein entwickelt, der sogar tragende Elemente ermöglicht. «Damit lassen sich ästhetische, transluzente Wände bauen, die im Gebäudeinneren den Bedarf an künstlicher Beleuchtung senken», schreibt die Empa in ihrer Mitteilung.

Hochdämmend und lichtdurchlässig

Silikat-Aerogele sind thermische Hochleistungsdämmstoffe, die im Bausektor zunehmend Verbreitung finden. Am gebräuchlichsten sind undurchsichtige Dämmmatten und -putze. Empa-Forscher Jannis Wernery und seine Kollegen aus der Abteilung «Building Energy Materials and Components» hatten bereits 2017 die Idee, den Dämmstoff direkt in einen Baustein zu integrieren und stellten einen neuartigen, mit Aerogel gefüllten Ziegelstein vor, den sogenannten «Aerobrick». Dieser spare dank seiner hervorragenden Wärmedämmung Heizkosten – ganz ohne eine zusätzlich auf das Mauerwerk aufgebrachte Dämmschicht.

Aerogel kann jedoch auch nahezu transparent sein, was ein lichtdurchlässiges, isolierendes Bausystem ermöglicht. Um das auszunutzen und die Dämmleistung des «Aerobrick» noch weiter zu verbessern, entwickelten Wernery, Michal Ganobjak und Co. ein neuartiges modulares Bauteil auf der Basis von Floatglas und Silikat-Aerogel-Granulat, das beide Eigenschaften vereine. «Der Aerogel-Glasbaustein ist lichtdurchlässig und wärmedämmend.»

Grossflächiger Tageslichteintrag

«Die mit lichtdurchlässigem Aerogel-Granulat gefüllten Glasbausteine lassen den Bau von ästhetisch ansprechenden und sogar tragenden Fassadenelementen zu, die einen grossflächigen Tageslichteintrag ermöglichen», schreibt die Empa in ihrer Mitteilung weiter. Diese Kombination von Festigkeit, Dämmung und Lichtdurchlässigkeit erreichten die Empa-Forschenden durch versetzte Abstandshalter zwischen den Glasscheiben innerhalb des Glasbausteins, die die statische Stabilität bei minimalem Wärmedurchgang gewährleisten.

Der Glasbaustein habe eine gemessene Wärmeleitfähigkeit von 53 mW/(m∙K) und eine Druckfestigkeit von fast 45 MPa. Dies sei die höchste Dämmleistung eines Ziegels, die in der Fachliteratur, geschweige denn auf dem Markt, zu finden sei. Gleichzeitig komme die Eigenschaft der Lichtdurchlässigkeit hinzu.

Viele Anwendungsmöglichkeiten

Der Aerogel-Glasbaustein eigne sich für Anwendungen, in denen gleichzeitig Anforderungen an hohen Tageslichteintrag, Blendschutz und Schutz der Privatsphäre bestehen, etwa in Büros, Bibliotheken und Museen.

Ein wichtiger Aspekt dabei sei, dass eine Gebäudehülle aus solchen Glassteinen das Gebäudeinnere in Sachen Tageslicht an den Aussenraum kopple. Dies könne sich positiv auf den Tagesrhythmus der Gebäudenutzer auswirken. Auch für Räume, in denen Tageslicht für einen gesunden zirkadianen Rhythmus notwendig ist, wie Wohnheime, Krankenhäuser und Sanatorien, aber auch Zoos, Ställe und Tierzuchten bis hin zu Gewächshäusern, oder an Orten, an denen ein Maximum an Tageslicht eingebracht und Platz gespart werden soll, etwa in dicht bebauten Stadtquartieren mit Hochhäusern und vielen Stadtwohnungen, können die Glasbausteine laut Empa genutzt werden.

Nicht zuletzt können sie auch in der Solararchitektur, in Innenhöfen oder Atrien, die aus der Infrarotstrahlung des Sonnenlichts Wärme generieren, eingesetzt werden.

Eine ganze Wand aus Aerogel-Glasbausteinen bringt Tageslicht von draussen in den Innenraum – samt deren positiver Effekte auf die Bewohnerinnen und Bewohner – und ist trotzdem hoch islolierend. Bild: Em

Zum Patent angemeldet

Eine Analyse der Materialkosten zeige, dass der Isolierglasbaustein in solchen Anwendungen durchaus wettbewerbsfähig sein könne. Der Glasbaustein biete der Architektur neue Gestaltungsmöglichkeiten für mehr Tageslicht in Gebäuden – und zwar sowohl für Neubauten als auch bei Renovierungen.

Die Forschenden hätten den Aerogel-Glasbaustein inzwischen zum Patent angemeldet und seien auf der Suche nach möglichen Industriepartnern.

Das Projekt werde durch die Velux Stiftung unterstützt. Die Projektidee wurde mit Unterstützung durch das «Horizon 2020 Research and Innovation Program» der Europäischen Union erarbeitet.