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U. Pont, P. Schober, M. Schuss, A. Mahdavi, K. Hauer, C. Lux:
"Berichte aus Energie- und Umweltforschung: MOTIVE - Modellierung, Optimierung, und technische Integration von Vakuumglas-Elementen: Sondierung über die Detaillierung von Vakuumgläsern in neuen Holz(Alu)Fenster-Konstruktionen (Detaillierung, Bau und Simulation) - veröffentlichbarer Endbericht /";
Report for Berichte aus Energie- und Umweltforschung ==> interessierte Öffentlichkeit; Report No. 24/2018, 2018; 103 pages.

Abstract
Starting point/Motivation
Amongst the numerous concepts to increase the energy efficiency of buildings, ideas and technologies tackling the heat loss of the envelope are considered important. New technologies in the field of transparent and translucent envelope parts are of high importance due to the traditional "role" of these constructions as (thermal) weak spots of the overall envelope. Based on previous efforts, technology incentives in Austria intend to create lighthouse implementations. Such efforts can act as a driving force to enable such new technologies a successful market entry.
Contents and Objectives
The project MOTIVE ("Modellierung, Optimierung und technische Integration von Vakuumglas-Elementen"  "Modeling, Optimization, and technical Integration of Vacuum-glazing elements") aims at the application of new, highly-insulating glass products in new buildings and thermal retrofit of windows and glazed façade constructions. In a previous research project (VIG-SYS-RENO) the feasibility of vacuum glazing in retrofit of historic window constructions was examined.
The present research project focuses - in contrast - on the development of vacuum-glazing-accompanying technologies for new building products (windows, transparent / balcony doors, etc.). Vacuum glazing products show a different behavior regarding building construction, building performance aspects and structural/load-bearing behavior than multi-layered isolation glass. For instance, they regularly feature a smaller overall thickness, a highly-sophisticated glass-edge-seal and (distance-holding) pillars. The question of durability for these glass products remains an open question, which will be answered by means of time. All these aspects require a critical assessment of the current practice of window/door/glass-joint constructions, their detailing and manufacturing processes. This is especially true for the glass rebate in frames. Moreover, the impression of transparent building components as heavy-weight constructions needs to be thoroughly discussed.
Methodology
The present research project aims to take a closer look on the requirements of a new conception of transparent constructions encompassing vacuum glazing. A thorough documentation of needs and potential solutions is a goal of the project.
In a first step, existing constructions of highly-insulating window constructions have been collected, structured, and assessed critically regarding their adaptability for vacuum glazing products. Subsequently, a set of new design ideas for such windows (especially their details) in timber and aluminum/timber construction have been designed, drafted, and conceptualized. To assess them, state of the art technologies (normative assessment, opinion lead of important stakeholders in the window domain, numeric thermal bridge simulation, etc.) have been deployed. These means were utilized for both principle evaluation and further optimization.
The most promising approaches have been looked at more in detail, and resulted in working models, built design studies, and one was chosen to be built as a mock-up. This mock-up was subjected to detailed assessment (both empirically/experimentally and simulation-based). The performed tests include thermal and structural experiments and numeric 2D and 3D thermal bridge simulation. Based on the tests, the performance under realistic conditions has been approximated.
Results
Based on the principle findings of this research project, specific recommendations for further Research & Development efforts could be derived. Both "conventional" window opening directions (opening direction via rotation to the inside or outside) and more "exotic" opening directions (vertical-swing, garage-door-flap, bus-door-opening) have been considered. The mock-up and also the previously built design studies point in the direction of potential new window products. It can be clearly seen from the outcomes of this research effort that vacuum glazing open a new design space in comparison to conventional glass products: Slim frame profiles that include a sufficient rebate depth potentially are the research and development direction to proceed in.
Different prominent stakeholders joined the opinion leaders´ list of the project (as originally planned), and their opinions and ideas fruitfully influenced the design process of the developments in the project. A number of project meetings were held and in their framework intensive discussions and design workshops were held. Within these meetings, the future industrial realization of window constructions with vacuum glazing and their market potential was thoroughly assessed.
Prospects / Suggestions for future research
The project MOTIVE acts a first crystal nucleus for the upcoming development of vacuum glazing windows in Central Europe. In a follow-up research effort that currently is conceptualized, the next step in development is addressed: A close-to-market development of one (or a s set of) specific prototype(s). Thereby, aspects that could not be considered within this exploratory project, will be included (such as "Beschlagstechnologie"/fittings).

Kurzfassung
Ausgangssituation/Motivation
In den Bemühungen um Energieeffizienz des Gebäudesektors werden weltweit verschiedene neuartige Technologien im Gebäudehüllenbereich erforscht und erprobt. So gibt es auch innovative Technologien im Bereich von transparenten Bauelementen. In Österreich gibt es Bestrebungen, die Technologieführerschaft im Bereich transparente Gebäudeelemente mit Vakuumglas anzustreben, bzw. bisherige Erkenntnisse und Technologien weiter vorwärts zu bringen.
Inhalte und Zielsetzungen
Das Projekt MOTIVE ("Modellierung, Optimierung und technische Integration von Vakuumglas-Elementen") befasst sich mit der Applikation von neuartigen, hoch-wärmedämmenden Gläsern in neuen Neubau- bzw. Sanierungs-Fenstern und verglasten Bauteilen. In einem bereits abgeschlossenen Vor-Projekt (VIG-SYS-RENO) wurde das Potential von Vakuumgläsern für den Einsatz in Sanierungen und Gebäudemodernisierungen untersucht.
Im gegenständlichen Forschungsvorhaben steht dem gegenüber die Technologieentwicklung rund um die neue Entwicklung "Vakuumgläser" für neue Bauprodukte (Fenster, Balkontüren, etc.) im Vordergrund. Da Vakuumgläser sowohl aus Sicht der Hochbaukonstruktion, der Bauphysik, wie auch der Statik ein vom typischen Verhalten von herkömmlichen Isoliergläsern abweichendes Verhalten zeigen (Gesamtglasdicke, Randverbund, Einbindung, Abstandhalter, Dauerhaftigkeit), erfordert die Implementierung dieser Technologien ein Hinterfragen der bestehenden Praxis der Fenster-/Türen-/Glasanschlussdetaillierung und Ausführung. Dies betrifft insbesondere den Glaseinstand in Rahmenkonstruktionen, an den bei Vakuumgläsern andere Anforderungen als bei herkömmlichem Isolierglas gestellt werden. Außerdem sollte die Gesamtkonzeption des Fensters als "schwerer Bauteil" (vergleiche heutige Dreischeibenverglasungsfenster) kritisch hinterfragt werden.
Methodische Vorgehensweise
Im Zuge dieses Projektes sollen die Anforderungen an die Neukonzeption solcher Konstruktionen und Anschlussdetails erfasst und dokumentiert werden:
Dazu werden zunächst typische Bestandskonstruktionen von hoch effizienten, zeitgemäßen Verglasungsformen auf Ihre Tauglichkeit für Vakuumgläser evaluiert. Darauf aufbauend werden eigene Detaillierungsvarianten für Vakuumverglasungen in Holz- und Holz/Alu-Rahmen entwickelt und unter Zuhilfenahme von State-of-the-Art Technologien und Projektbearbeitungsmethoden (normatives Assessment, Einbeziehung von Fachmeinungen, numerische Wärmebrückensimulation und andere) vorevaluiert und weiter optimiert.

Die vielversprechendsten Ansätze aus diesen Bemühungen sollen in eine ausführbare Konstruktion übertragen werden und in Handmustern, Prototypen und einem Mock-Up gebaut werden. Dieses Mock-Up soll mittels experimenteller und simulationsgestützter Bewertung und Analyse getestet werden. Hierzu gehören thermische und statische Versuche, sowie begleitende numerische 2D- und 3D-Wärmebrückensimulation, um auf das Verhalten der Konstruktion in typischen Belastungsszenarien rückschließen zu können.
Ergebnisse und Schlussfolgerungen
Aufbauend auf den ermittelten Prinzipien und Ergebnissen dieser Studie können bestimmte Empfehlungen für die weitere Forschung und Entwicklung im Bereich "Zeitgemäße Fenster mit Vakuumgläsern" abgeleitet werden. Dies betrifft sowohl konventionell nach innen oder außen öffnende Fenster wie auch Klapp-Schwing-, Vertikal-Schiebe-, Dreh-Schenk-Fenster und dgl. mehr. Das Mock-Up und die verschiedenen anderen evaluierten Entwürfe zeigen die Richtung möglicher zukünftiger Entwicklungen auf. Im Rahmen des Sondierungsprojektes konnte an mehreren Beispielen aufgezeigt werden, dass mit Vakuumglas völlig neuartige Konstruktionen ermöglicht werden, die schlanke Profilquerschnitts zulassen, einen ausreichenden Glaseinstand ermöglichen und einen neuen Marktzugang eröffnen.
Wie ursprünglich geplant, konnten für den Prozess namhafte Stakeholder gewonnen werden, deren Meinung in den Entwicklungsprozess in diesem Projekt einfloss. Dies wurde durch mehrfach durchgeführte Projektsitzungen und intensive Diskussionsrunden gewährleistet, in welchen prinzipielle Aspekte für künftige industrielle Umsetzung und Markteinführung von entsprechenden für Vakuumgläser optimierten Fenster- und Verglasungsprodukten auch aus Sicht von Marktkennern erarbeitet wurden.
Ausblick
Das Projekt MOTIVE dient als erster Kristallisationskeim in der weiteren Entwicklung von Vakuumfenstern in Zentraleuropa. In einem Folgeprojekt, das im Moment in der Konzeptionsphase erarbeitet wird, soll eine Fortentwicklung zur Vormarktreife von einem Entwurf/Prototype gestartet werden (unter Umständen inklusive verwandter Konstruktionen). Dies soll auch andere, bis dato nur rudimentär berücksichtigte Aspekte (wie z. B. die Entwicklung entsprechender Beschläge) berücksichtigen.

Vacuum Glazing, Window systems, Mock-Up, Thermal Building Performance Simulation, Energy Performance, Construction Details

https://nachhaltigwirtschaften.at/resources/sdz_pdf/berichte/schriftenreihe-2018-24-motive.pdf

Project Head Ardeshir Mahdavi:
Modellierung, Optimierung, und technische Integration von Vakuumglas-Elementen: Sondierung über die Detaillierung von Vakuumgläsern in neuen Holz(Alu)Fenster-Konstruktionen: Detaillierung, Bau und Simulation