Mehrscheiben-Isolierglas (MIG), auch als Wärmedämmverglasung oder Isolierverglasung bezeichnet, ist ein aus mindestens zwei Glasscheiben zusammengesetztes Bauelement für Fenster und andere Verglasungen. Zwischen den Scheiben befindet sich ein Hohlraum, der gas- und feuchtigkeitsdicht verschlossen ist und der Schall- und Wärmedämmung dient. Vorläufer waren die Doppelverglasung ohne Luftabschluss, das Verbundfenster und die doppelte Einzelverglasung beim Kasten- oder beim Winterfenster.
mini|hochkant=1|Beispielhafter Aufbau eines 2-Scheiben-Wärmedämmglases (gestrichelt: 3-Scheiben-Wärmedämmglas). Die Butyldichtung des Abstandhalters wird auch als 1. Dichtstufe und die äußere Polysulfid-Dichtung als 2. Dichtstufe bezeichnet. Die Sonnenschutzbeschichtung auf der Innenseite der äußeren Glasscheibe reflektiert die Infrarotstrahlung und reduziert die sommerliche Aufheizung des Gebäudes. Eine (hier nicht dargestellte) Low-E-Beschichtung auf der Außenseite der inneren Scheibe reflektiert die Wärmestrahlung zurück in den Raum und verbessert den Dämmwert der Verglasung deutlich. Isolierglas wird als Wärmeschutzglas bzw. Wärmeschutzverglasung, seltener Wärmedämmglas bezeichnet, wenn eine Beschichtung einer der Scheiben vorliegt, die den Durchgang der Wärmestrahlung durch das Fenster vermindert. Zur Minderung des Wärmeverlustes wird meist die Außenseite der inneren Scheibe beschichtet. Im Handel kommt auch die Bezeichnung Klimaschutzglas vor. Thermoglas bezeichnet häufig doppelwandige Gefäße, insbesondere Trinkgläser.
Wärmedämmgläser mit besonderen Eigenschaften werden auch als Sonnenschutzglas, Sichtschutzglas, Einbruchschutzglas oder Schallschutzglas angeboten.Zur Geschichte des Isolierglases siehe M. Pröbster, GFF 10(2009)30 und ders., GFF 11(2009)42.
Stand der Technik (2017) sind in Deutschland Dreifachverglasungen mit einem Ug-Wert von etwa 0,6 W/(m²·K) bis 0,8 W/(m²·K) und wärmetechnisch verbessertem Randverbund (Warme Kante). Nachdem Dreischeibenverglasungen mit dem teueren Xenongas unwirtschaftlich wurden, werden nunmehr im Bereich des Niedrigenergie- und Passivhausbaues auch Vierscheibengläser mit Ug-Werten um 0,4 W/(m²·K) eingesetzt.[Grobe Faustregel: Eine Verringerung des U-Wertes um 0,1 W/(m²·K) erspart etwa 1,1 l Heizöl je m² und Heizperiode, falls die Heizgradtagzahl bei 3600 liegt (Durchschnittswert Deutschland für Bestandsgebäude) und die Ölheizung 75 % Wirkungsgrad aufweist.]. PDF-Dokument. Abgerufen am 4. Mai 2012.
Als Sonderausführung können dünnere Innenscheiben zur Gewichtsreduzierung (eine übliche Dreifachverglasung mit 4 mm dicken Gläsern wiegt 30 kg/m²), integrierte Photovoltaik-Elemente oder eine elektrisch variierbare Licht- und Strahlungsdurchlässigkeit (Intelligentes Glas) vorgesehen werden. Mit dünnen Glasscheiben können auch bessere Wärmedämmwerte erzielt werden. Zur Verringerung der Bruchgefahr werden Dünnglasscheiben bevorzugt aus vorgespanntem Glas gefertigt. Bei einer Lichttransmission von 71 % wiegt der Elementaufbau mit einer äußeren 4 mm Floatglasscheibe, einer 2 mm Mittelscheibe und einer inneren 3 mm Floatscheibe 22,5 kg/m² und hat einen Ug-Wert von 0,6 W/(m²·K).
Geschichte in der Bundesrepublik Deutschland
Von 1950 bis 1978 wurden in der BRD neben Mehrscheiben-Isoliergläsern noch einfachverglaste Fenster sowie Kasten- und Verbundfenster mit zwei Einzelscheiben eingebaut.Mehr Energie sparen mit neuen Fenstern – Aktualisierung September 2017 der Studie „Im neuen Licht: Energetische Modernisierung von alten Fenstern“ S. 3, Verband Fenster + Fassade (VFF) und Bundesverband Flachglas (BF) (PDF; 795 kB).
In den ersten Jahrzehnten seit Aufkommen von Mehrscheiben-Isolierglas (1950er bis 1970er Jahre) hatte die Marke Thermopane im deutschen Sprachraum eine große Verbreitung. Der Name wurde zeitweilig zum Synonym für Zweischeiben-Isolierglas.
Mit der Wärmeschutzverordnung (WSchVO) 1977 wurde die Verwendung von Einfachverglasung für Wohngebäude ab 1978 unzulässig. (Zweischeiben-)Isolierverglasung wurde typischerweise in der Zeit von 1965 bis 1994 eingebaut.Energieeinsparung an Fenstern und Außentüren – Wissenswertes über die Erneuerung von Fenstern und Türen S. 3, Hessisches Ministerium für Umwelt, Energie, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (PDF; 2,4 MB). Ab 1995 setzte sich beschichtetes Wärmedämmglas (Low-E) und die Befüllung mit thermisch isolierenden Gasen (Argon, Krypton oder Xenon) als Standard durch. Inzwischen wird für neue Fenster in Deutschland mehrheitlich Dreifach-Wärmedämmglas produziert und eingesetzt, auch Vierfach-Verglasungen kommen vereinzelt zum Einsatz.
Die auf der harmonisierten Produktnorm DIN EN 1279 basierende europaweite CE-Kennzeichnung von Isolierglas hat 2007 die früher in Deutschland gültige nationale Norm DIN 1286 abgelöst. Die Gütegemeinschaft Mehrscheiben-Isolierglas stellt zusätzliche, über diese Produktnorm hinausgehende Anforderungen an das Mehrscheiben-Isolierglas sowie an die Güte und Eigenschaften der Vorprodukte. Ähnliche Aktivitäten zur Qualitätssicherung gibt es in vielen europäischen Ländern, wobei auf Grund der unterschiedlichen klimatischen Anforderungen teilweise sehr unterschiedliche Standards angesetzt werden.
Die mit 3,04 × 19,21 m weltweit größten Wärmedämmglasscheiben wurden 2020 im bayerischen Langenneufnach bei Augsburg verbaut. Eine Größe von 3,6 × 20 m könnte vom Hersteller Sedak gefertigt werden.
Wirkungsweise und Aufbau mini|hochkant=1|Dreifach-Isolierverglasungen im Kunststoff- und Holzfensterprofil mini|hochkant|Dreifach-Isolierverglasung im Holzfensterrahmen
In gemäßigten und kalten Klimazonen werden Mehrscheiben-Isolierverglasungen eingesetzt, um die zur Gebäudeheizung eingesetzte Energie zu reduzieren. In heißen Ländern lässt sich mit fast baugleichen Verglasungen der Energieaufwand zur Gebäudekühlung durch Klimaanlagen reduzieren.
Der Randverbund zwischen den Glasscheiben hat mehrere Aufgaben: Er hält die einzelnen Scheiben auf Distanz. Er verbindet die Scheiben elastisch, aber zug- und schubfest miteinander. Er versiegelt den Scheibenzwischenraum hermetisch. Neben der Dämmwirkung bewirkt Isolierglas einen Treibhauseffekt. Glasscheiben sind für die eintreffende solare Strahlung durchlässiger als für die vom Rauminneren abgegebene infrarote Wärmestrahlung. Die Durchlässigkeit für Wärmestrahlung sinkt mit der Anzahl der Glasscheiben und kann durch auf das Glas aufgedampfte Metallschichten weiter gesenkt werden. Durch eine solche Beschichtung verschlechtert sich der mögliche solare Wärmegewinn etwas, da diese den Energiedurchlassgrad (g-Wert) reduziert. In Abhängigkeit vom Wärmedämmwert (U-Wert), dem Energiedurchlassgrad und dem solaren Strahlungsangebot (Strahlungsgewinnkoeffizient) kann der Gesamt-Wärmeverlust berechnet werden. In der Regel ist bei einer günstigen Sonnenlage ein höherer g-Wert bei etwas schlechterem (höheren) U-Wert vorzuziehen. Bei geringem Angebot an Wintersonne ist die Bedeutung des U-Wertes weit höher als die des g-Wertes.
Die Wärmeverluste einer Isolierglasscheibe werden hauptsächlich durch folgende Faktoren bestimmt: Anzahl und Dicke der Scheibenzwischenräume sowie Art des Füllgases. Anzahl der Glasscheiben und die Beschichtung der Glasscheiben zur Verminderung der Verluste durch Wärmestrahlung (die Dicke der Glasscheiben hat so gut wie keinen Einfluss). Wärmeleitfähigkeit des Randverbundes und der Glashalteleisten (Einbausituation am Scheibenrand; siehe unten). Neigungswinkel der Isolierglasscheibe. Solares Strahlungsangebot (Süd- oder Nordausrichtung, Grad der Beschattung, Sonnenscheindauer in der Heizperiode).
Scheibenzwischenraum und Gasfüllung
Der Scheibenzwischenraum (SZR) wurde anfangs mit Luft (Wärmeleitfähigkeit λ = 26 mW/(m·K)) gefüllt. Enthaltene Luftfeuchtigkeit wurde durch Trockenmittel im Randverbund gebunden. Seit einigen Jahrzehnten werden jedoch Edelgase verwendet. Überwiegend wird Argon als Füllgas eingesetzt (λ = 18 mW/(m·K)), seit einigen Jahren auch das teurere Krypton (λ = 9,5 mW/(m·K)), mit dem sich auch schmale Scheibenzwischenräume mit guter Dämmwirkung herstellen lassen. Selten wird das noch teurere Xenon (λ = 5,5 mW/(m·K)) verwendet.
Um die Dämmwirkung einer Isolierglasscheibe zu maximieren, wird bei Luftfüllung der Scheibenzwischenraum bis auf knapp über 20 mm vergrößert. Bei größerem Scheibenabstand beginnt das Füllgas zu zirkulieren, so dass die Wärme nicht nur durch Wärmeleitung (Konduktion), sondern zusätzlich auch durch die Luftbewegung (Konvektion) übertragen wird. Der optimale Scheibenabstand liegt bei Argon bei 14 bis 16 mm und bei Krypton bei 10 mm. Um die Dämmwirkung noch weiter zu steigern, kann die Wärmedämmverglasung um weitere Glasscheiben zur 3- und 4-fach Verglasung ergänzt werden.
Ein schmaler Scheibenzwischenraum enthält ein geringeres Gasvolumen, wodurch sich die durch Temperaturwechsel auftretenden Spannungen im Randverbund reduzieren. Dies spielt bei 3- und 4-fach Scheibenaufbauten eine zunehmend wichtigere Rolle.Normen Langner, Klaus W. Liersch: Bauphysik kompakt: Wärme, Feuchte, Schall. Bauwerk-Verlag, 2011, ISBN 978-3-89932-285-9. () In der Altbausanierung und im Denkmalschutz werden flache Isolierglasscheiben benötigt, um Sprossenfenster mit schmalen Profilen fertigen zu können.
Bei Schallschutz-Isolierverglasungen wurde ehemals Schwefelhexafluorid (SF6, λ = 13,5 mW/(m·K)) als Füllgas eingesetzt. Zur kombinierten Schall- und Wärmedämmung wurde ein Mischgas aus Argon und SF6 verwendet. SF6 wird inzwischen wegen des hohen Treibhauspotentials in Zentraleuropa nicht mehr verwendet. Der Schallschutz wird stattdessen durch stärkere Glasscheiben oder Verbundglasscheiben verbessert. Der Gasdruck im Scheibenzwischenraum entspricht im Regelfall dem Luftdruck am Produktionsort der Isolierglasscheibe, kann jedoch durch verschiedene Methoden und Hilfsmittel (Kapillarröhrchen, Miniventile) dem Luftdruck und den Temperaturen am späteren Einbauort angepasst werden, um mechanische Spannungen durch Ein- und Ausbauchungen der Glaseinheit zu reduzieren.
Der Höhenunterschied zwischen Produktions- und Einbauort darf (in Abhängigkeit von der Scheibengröße) bei hermetisch versiegelten Systemen ohne Ausgleich bestimmte Werte nicht überschreiten, da es sonst entweder zum Zeitpunkt der Produktion oder aber am späteren Einbauort zu einer erhöhten Belastung des Randverbundes und der Glasscheiben kommt. Bei Höhendifferenzen von mehr als 1000 Metern sind insbesondere bei Argonfüllungen spezielle Vorkehrungen zu treffen.
Allgemein gilt: Je größer der Scheibenzwischenraum, je kleiner die Scheibenformate und je steifer (dicker) die einzelnen Glasscheiben sind, desto größer ist das Risiko, dass sich die Lebensdauer des Randverbunds durch Druck- und Temperaturwechsel vermindert oder es zu Glasbruch kommt. Man spricht hier von der Klimalast, die in speziellen Nachweisverfahren ermittelt werden kann. Dies betrifft insbesondere Drei- und Vierfachverglasung, da für die Klimalast die Summe der Scheibenzwischenräume (SZR) maßgebend ist. Für eine übliche Dreifachverglasung mit Argon (SZR = 2 × 12 mm) werden in der Literatur Kantenlängen unter 600 mm als problematisch erachtet. Bei einem SZR von 2 × 18 mm werden Kantenlängen von mindestens 900 mm empfohlen.Franz Feldmeier: Klimabelastung von Dreifach-Isolierglas. In: Glas+Rahmen. 07/2009, S. 32–34. Wenn bei kleineren Glaseinheiten trotz höherer Klimalast keine bedeutenden Abstriche am Wärmedämmwert gemacht werden sollen, müssen die Scheibeneinheiten mit Kryptonfüllung (SZR = 2 × 8 mm) oder mit einer teuren Xenonfüllung (SZR = 2 × 6 mm) eingesetzt werden.
Randverbund mini|hochkant|Abstandhalter aus Aluminium mit 10, 14 und 20 mm Breite mini|hochkant|Dieselben Abstandhalter mit Blick auf den Querschnitt
Der Randverbund hat die Aufgabe, die Glasscheiben in einem bestimmten Abstand mechanisch zusammenzuhalten und zu verhindern, dass die Gasfüllung entweicht und Umgebungsluft und Feuchtigkeit eindringen.