Wärmetechnische Besonderheiten von Membrankissenkonstruktionen

Membrankonstruktionen werden in der modernen Architektur zunehmend als Dach- und Fassadenkonstruktion eingesetzt. Besonders ETFE-Folien (Ethylen-Tetrafluorethylen) eignen sich aufgrund ihrer hohen Transparenz und ihres geringen Gewichts als Substitut für Glas, wenn es darum geht, große Flächen freitragend und transparent zu überspannen.
Gerade in jüngerer Zeit werden durch prestigeträchtige Bauten, wie die Allianz-Arena in München (Bild 1), Membranen auch in der Öffentlichkeit vermehrt als eigenständiger Baustoff wahrgenommen, mit dem sich vollständige Gebäudefassaden realisieren lassen. Neben offenen Anlagen, wie Fußball-Arenen, werden aber auch zunehmend geschlossene Gebäude mit Membrankissen-Hüllen realisiert. Ein bekanntes Beispiel dafür ist der sogenannte “Water Cube” - das National Aquatics Center in Peking, das anlässlich der Olympischen Spiele 2008 errichtet wurde. Der steigende Markterfolg ist vor allem dem neuartigen und optisch ansprechenden Charakter sowie dem geringen Gewicht solcher Konstruktionen zuzuschreiben.
Bei allen Vorteilen, die der konstruktive Membranbau mit transparenten Folienkissen bietet, sind noch zahlreiche bauphysikalische Fragen ungeklärt. Insbesondere für eine fundierte und gesicherte wärmetechnische Beurteilung fehlen bislang angepasste Bemessungsverfahren und normative Festlegungen, die den Besonderheiten von Membrankonstruktionen Rechnung tragen. Für die geforderten Nachweise werden deshalb meist Prüfverfahren und Vorschriften aus anderen Baubereichen herangezogen, die oft nicht oder nicht ausreichend dafür geeignet sind.

Thermo-technical characteristics of membrane cushion constructions
Membrane structures are increasingly used in modern architecture as a roof and facade construction. Especially ETFE foils (ethylene-tetrafluoroethylene) are suitable as a substitute for glass to span large areas due to their high transparency and low weight.
Particularly in recent times, due to prestigious buildings, such as the Allianz-Arena in Munich (Fig. 1), membranes are increasingly perceived as a separate building material to realize full building facades. Apart from open buildings, such as football stadiums, more and more closed buildings are realized with membrane cushion covers. A well-known example is the so-called “Water Cube” - the National Aquatics Center in Peking, which was built for the 2008 Olympic Games. The increasing market success can be attributed mainly to the novel and visually appealing character and the light weight of such constructions.
In spite of all the benefits that such membrane constructions provides, numerous building physical questions remain still unanswered. Especially for a basic and reliable heat-technical assessment adapted design methods and standards are missing, which take the specific characteristics of membrane structures into account. For required proof tests therefore procedures and standards are used from other construction areas, which are often not suitable or not sufficient for it.