Bauen mit ETFE-Folien
Mit der Markteinführung in den 70er Jahren, fristete die ETFE-Folie für lange Zeit ein Nischendasein. Heute aber ist es eines der beliebtesten Materialien für großflächige, transparente Fassaden oder Dachkonstruktionen. Kombiniert mit den neuesten Technologie etabliert es eine neue Formensprache und Vielfalt in der Architekturwelt. Die transparenten, oft kissenförmigen Strukturen sind nicht nur Fassade oder Dach zum Witterungsschutz, sie bieten auch ein Medium für Beleuchtung, Farben und Formensprache und integrieren intelligente Verschattungssysteme. Damit bieten die ETFE-Folienkonstruktionen einen Mehrwert für jedes Gebäude und werden gleichzeitig den hohen Anforderungen nachhaltiger, moderner Architektur gerecht.
Eigenschaften von ETFE-Folien
Möglich wurden diese Bauwerke durch die besonderen Eigenschaften des Materials Ethylen-Tetrafluorethylen, welches in der Textilen Architektur in Form von ETFE-Folien zum Einsatz kommt. Wichtigste Eigenschaften sind die hohe Transparenz von gut 90% bei gleichzeitig sehr geringem Eigengenwicht und einer Dicke von 80 -300 µm. Die chemische Verbindung der ETFE-Folie ist äußerst stabil und gegenüber äußeren Einflüssen beständig, es besitzt sehr gute Zugeigenschaften und zeichnet sich durch eine hohe Weitereißkraft aus. Das Material ist chemisch inert – es bleibt auch über Jahrzehnte stabil ohne Veränderungen in Farbe oder Festigkeit und ist gegenüber üblichen Temperaturschwankungen unempfindlich. Vorteilhaft für viele Anwendungen ist, dass die Folie die kurzwelligen UV-Strahlen passieren lässt und so das Pflanzenwachstum fördert. Damit kommt es zu besonders vielfältigem Einsatz von Tropenhäusern, Biosphäre Parks oder Schwimmbädern.
Gegenüber Hitze und Kälte ist das Material unempfindlich und verliert erst bei ca. 200°C seine Form. Im Brandfall zieht sich ETFE vom Brandherd zurück, wobei durch die entstandene Öffnung in der Folie, Rauch und Gase aus dem Baukörper entweichen können. Die ETFE-Folien entsprechen der Europäischen Brandklassifizierung B-s1,d0 – sind also schwer entflammbar und selbstlöschend. Das Material bietet aufgrund der geringen Masse wenig Brandlast, eine geringe Rauchentwicklung und keine brennenden Tropfen. Durch die konstanten Materialeigenschaften in der Herstellung, können ohne Probleme unterschiedlichen Materialchargen in einem Bauprojekt genutzt werden, was bei großen Bauvorhaben einen großen Vorteil gegenüber anderen Membranen bedeutet.
Die ETFE-Folie wird üblicherweise in transparenter Form produziert, kann aber auch in weiß oder anderen Farben eingefärbt werden. Die Folie kann mit verschiedenen Punktrastern bedruckt werden wodurch unterschiedlich Transmissionsgrade projektbezogen eingestellt werden können. Das aus Rohöl produzierte ETFE wird durch seine sortenreine Herstellung zu einem recyclebaren Baustoff, der eine gute Chance auf einen zweiten Lebenszyklus in der Industrie hat. ETFE ist sehr widerstandsfähig und gegen Hagelschlag und Wind unempfindlich. Zusätzlich besitzt die Oberfläche selbstreinigende Eigenschaften und ist damit sehr wartungsarm. Eingebaut als Wandelement oder Decke hat das Material durch seine geringen Nachhallzeiten positive akustische Eigenschaften für den Innenraum.
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ETFE-Konstruktionen und Einsatzgebiete in der Textilen Architektur
Die ETFE-Folie ist ein Werkstoff der ohne verstärkendes Gewebe zu Einsatz kommt, er bietet daher höchste Transparenz. ETFE Folien werden üblicherweise für Fassaden- und Dachkonstruktionen eingesetzt bei denen ein hoher Licht-, UV- oder Wärmeeintrag durch Sonneneinstrahlung erwünscht ist. Dies ist z.B. bei Gewächshäusern, Tiergehegen oder auch bei Schwimmhallen und Sportstätten, sowie öffentlichen Orten wie Shopping Malls der Fall. Allerdings können wenn gewünscht projektbezogen die solaren Wärmegewinne durch Einfärbung und Bedruckung stark reduziert werden. Optimal eigenen sich die Konstruktionen für Kuppel- oder Atriumdächer. Charakteristisch für diese Bauten sind oft große Spannweiten mit wenig Stützen. ETFE-Konstruktionen können hier gegenüber Glas durch leichte Unterkonstruktionen zur Einsparung von Material und Kosten beitragen.
Bei Bauten mit ETFE wird zwischen ein- und mehrlagigen Konstruktionen unterschieden. Einlagige Flächen werden mechanisch vorgespannt, mehrlagige Konstruktionen dagegen werden in Form von pneumatischen ETFE-Kissen verbaut, sogenannte Pneus. Dabei ist die Ausbildung des Kissenrasters oft maßgeblich für die Gestaltung der Struktur und macht den einzigartigen Charakter jedes Bauwerkes aus. Die Kissenlagen werden an den Kanten verschweiß und über ETFE-Anschlussprofile in der schlanken Sekundärstruktur verschraubt. Diese überträgt die Lasten auf größere Primärträger und leitet sie in das Gebäude ab. Ein Beispiel für eine spannende ETFE-Konstruktion mit rautenförmigen Kissen ist unser Projekt Acoxpa das 2018 in Mexiko fertiggestellt wurde und als Dach für eine Shopping Mall dient. Ein Beispiel für längs förmige Kissen ist das Projekt Cabo Norte. Für den konstanten Luftdruck in den Kissen sorgt ein Gebläse das auf äußere Einflüsse wie Schnee- oder Windlasten reagiert, aber auch im Falle eines Luftverlustes durch Schäden in den Kissen, für eine dauerhafte stabile Hülle sorgt. Ein zwischengeschalteter Lufttrockner kann die Bildung von Kondenswasser verhindert. Ein umfängliches Sicherheitskonzept gehört zu jeder Planung und umfasst Maßnahmen im Brandfall, sowie die Vermeidung von Wassersäcken bei Druckluftverlusten in einzelnen oder mehren Kissen.
Besonderes Augenmerk bei ETFE Konstruktionen, ist auf den sommerlichen Wärmeschutz zu richten um eine Überhitzung im Innenraum zu verhindern. Der Einsatz von eingefärbten oder sogenannten IR-Cut-Material sorgt für eine Reduzierung der Sonneneinstrahlung und damit für einen abgeminderten Wärmeeintrag im Gebäude. Weiter kann ETFE-Folie auch bedruckt werden und durch reflektierende Farbschichten für eine Reduktion sorgen. Andere Möglichkeiten zur Verschattung ergeben sich durch eine mechanische Steuerung mehrlagiger Kissenkammern. Damit lässt sich zum einen der Wärmeeintrag, aber auch der winterliche Wärmeverlust steuern. Die Anzahl der Kammer hat dabei entscheidenden Einfluss auf den U-Wert der ETFE-Konstruktion. Üblicherweise beträgt die Spannweite von streifenförmigen Kissen bei 3 – 4 m bei einer fast beliebigen Länge. Es lassen sich jedoch auch größere Spannweiten ohne Sekundärträger realisieren, wobei verstärkende Seilkonstruktionen auf Ober- und Unterseite des Kissens angeordnet werden. So hat die 3dtex GmbH das aktuell weltweit größte ETFE-Kissendach mit einer Kissenkammer von 45 m Durchmesser geplant und gebaut. Für die Erlebniswelt Oxigeno in Costa Rica wurde 2018 ein Lichthof mit einem zweilagigen Kissen überspannt. Die anfallenden Lasten der Kuppel werden über ein Seilnetz aus der ETFE-Folie in den Randträger abgeleitet. Dies ist eine Weiterentwicklung der Technologie wie wir sie für die Überdachung der Shopping Mall La Victoria entwickelt haben.
Unsere Leistung für ETFE-Projekte
Die 3dtex GmbH ist Generalübernehmer für ETFE-Konstruktionen und kann auf zahlreiche wegweisende Bauprojekt auf diesem Fachgebiet des Leichtbaus zurückblicken. Wir bieten Beratung, Vorstudien und Entwürfe bis hin zur Fertigung Ihres ETFE-Bauvorhaben an. Wir begleiten Sie auf dem gesamten Weg bis zur Realisierung und Montage.
- Grundlagenermittlung, Vorentwurf und Entwurf für ETFE-Konstruktionen
- Kostenkalkulationen für ETFE-Konstruktionen und bindendes Angebot für das gesamte Projekt (auf der Grundlage eines abgestimmten Entwurfes)
- Formfindung und Optimierung
- Statische Berechnung der ETFE-Konstruktion und aller Anschlusselemente und der tragenden Konstruktion
- Technische Beratung für Gebläse und Lüftungsanlage
- Entwicklung eines Sicherheitskonzeptes für Ihre ETFE-Konsturktion
- Fertigung und Montage aller ETFE-Elemente aus einer Hand
- Montageleitung für ETFE-Projekte
- Support und Wartung für fertige ETFE-Konstruktionen
ETFE-Anschlussprofile von 3dtex
Als Generalübernehmer für ETFE Konstruktionen sind wir laufend an der Entwicklung von Sonderlösungen beteiligt und entwickeln dafür eigene Anschlüsse und Knotenelemente, Filter, und Ventile. In diesem Zusammenhang haben wir im Jahre 2023 ein auf allen Ebenen optimiertes ETFE-Anschlussprofil entwickelt, welches für unsere Projekte zum Einsatz kommt, aber auch für externe Projekte erworben werden kann. Wir führen aktuell ein ETFE-Keder-Doppelprofil und ein ETFE-Keder-Singleprofil im Sortiment. Gerne beraten wir Sie auch zu den Themen Anschlüsse, ETFE-Dichtungsprofile, Abdeckungen, Schrauben usw.