ETFE

ETFE, DIE GESCHICHTE

ETFE (Ethylen-Tetrafluorethylen) wurde ursprünglich vor mehr als 40 Jahren von der Firma DuPont als inertes Beschichtungsmaterial für die Luft- und Raumfahrtindustrie entwickelt. ETFE Folien wurden z.B. für die Landwirtschaft (Gewächshäuser) oder für die Energiewirtschaft (Beschichtungen von Solarzellen) verwendet. Seitdem hat sich ETFE auch im Architekturbereich bewehrt. Die ersten Anwendungen in der Bauindustrie fanden in den frühen 1980er Jahren in Europa statt. Mit dem Eden Project in Cornwall, Großbritannien wurde das hohe Potential von ETFE Folienkissen veranschaulicht. Durch drei große und bedeutende Projekte, das Eden Projekt im Jahr 1998, die Allianz Arena für die Fußball-WM 2006 und der "Water Cube" 2008 sowie das Birdnest Stadion bei den Olympischen Spielen in Peking, hat das ETFE Material an Anerkennung gewonnen und wird jetzt als Premium-Material für transparente Eindeckungen in Dach- oder Fassadenkonstruktion verwendet. Ob als ETFE Foliendach oder als ETFE Fassade das Material ist extrem vielseitig einsetzbar.

ETFE Folie

ETFE ist ein sehr leichtes transparentes Folienmaterial. Ein 100µm dicke Folie wiegt gerade mal 175 g/m2.  Aufgrund der antiadhäsiven Oberfläche haftet Staub oder Schmutz schwer auf der Folie. Das Material ist extrem UV-beständig, verfärbt bzw. vergilbt sich nicht, da die Molekularstruktur durch äußere Einflüsse sich nicht ändert. Es kann sortenrein recycled werden. 

ETFE Konstruktionstechnologie

Einlagige Verwendung

ETFE Foilen können in einlagig angewendet werden und werden in solchen Fällen mit einer leichten Stahl oder Seilkonstruktion flächig gestützt um alle äußeren Lasten aufnehmen zu können. Mittlerweile gibt es sehr viele prominente Projektbeispiele wie zum Beispiel das neue Shoppingcenter in Ruhrpark Bochum.

Mehrlagige Verwendung - Pneumatisch gestützt

ETFE wird in den meisten Fällen als mehrlagige, pneumatisch gestützte Kissenkonstruktion eingesetzt. Dabei unterscheidet man zwischen zweilagigen, dreilagigen und vierlagigen Folienaufbau. Die Folienkammern werden mit Druckluft (Niederdruck) gefüllt. Normale Innendrücke liegen je nach Lastfällen bei ca. 300-600 Pa. Eine Gebläsestation sorgt dafür, dass die Innendrücke immer konstant gehalten werden um statisch äußere Lasten wie Wind oder Schnee tragen zu können.
Auch im pneumatischen, mehrlagigen Bereich können entsprechend größere Strukturen mit deutlich größeren Spannweiten umgesetzt werden. Jedoch gilt es auch hier zu beachten, dass die Fläche in diesen Fällen wieder mit Seilen unterstützt werden muss.

WELCHE VORTEILE BIETEN ETFE FOLIEN

  • Außergewöhnliche Lichtdurchlässigkeit - ETFE-Folien sind sehr transparent (von 90% bis 95%). ETFE lässt nahezu das ganze UV-Spektrum ungefiltert durch. Das Material auch durch die hohe Transparenz im IR-Spektrum ideal für das Pflanzenwachstum (Photosynthese).
  • Bedruckung – Um die Lichttransmission zu verringern, wird ETFE mit speziellen reflektierenden Mustern bedruckt. Die Bedruckung wird in Abhängigkeit der gebäudespezifischen Bauphysik und den architektonischen Wünschen festgelegt. Die Art und Dichte der Bedruckung beeinflusst den g-Wert des Eindeckungsmaterials. Bedruckung kann in nahezu allen Mustern und Farben auf das Folienmaterial aufgebracht werden.
  • Farben – ETFE Folien sind auch in vielen Farben (eingefärbt) verfügbar.
  • Streckgrenze– ETFE besitzt eine sehr hohe Bruchdehnung (ca. 600 %). Die Zugfestigkeit an der Grenze der Elastizität beträgt 21-23 N/mm². Die Zugfestigkeit bei Bruch beträgt 52 N/mm². Für die statische Berechnung wird dagegen wegen der Sicherheit eine Zugfestigkeit von  15 N/mm² verwendet.
  • Langlebigkeit – ETFE ist extrem witterungsstabil und altert nahezu nicht.
  • Energieeffizienz – Vom Extrudieren der Folie bis hin zur Montage ist das Material äußerst engergieschonend im Vergleich zu anderen transparenten Materialien, wie z.B. Glas.
  • Kostengünstig – Aufgrund des geringen Gewichts von ETFE Folien und der geringen Rohstoffkosten lassen sich sowohl im Eindeckungsmaterial als auch an der Unterkonstruktion bzw. Tragkonstruktion Kosten senken.
  • Wiederverwertbar – gebrauchtes ETFE Material bzw. Fertigungsverschnitte können sortenrein recycliert werden.

 

 

Wärmedämmung durch Mehrlagigkeit

Vergleichbar mit einem Glassystem wird durch die Anzahl der Folienlagen die thermische Wärmedämmung beeinflusst.
2-lagige ETFE Pneus erreichen einen U-Wert von 3-3,5 W/m2K, 3-lagige Systeme ca. 1.9-2,0 W/m2K. Entsprechend können mit einer höheren Anzahl von Folienlagen entsprechend niedrigere U-Werte erreicht werden.

ETFE Kissen: Luftbefüllungssystem und Energieverbrauch

Ein pneumatisches ETFE Kissensystem wird durch ein oder mehrere Gebläseeinheiten mit Druck beaufschlagt. Jede Station besteht aus zwei redundanten Gebläsen, einem Lufttrocknungssystem sowie diversen Filteranlagen.
Eine Reihe von Drucksensoren überwachen kontinuierlich den Innendruck der ETFE Kissen. Bei starkem Wind oder Schneelasten können sich die Kissen durch die Sensoren automatisch und kontinuierlich an den Druck anpassen. 

Integration von Photovoltaik und LED

Flexible Fotovoltaikzellen (PV), organische Fotovoltaik (OPV) und/ oder LED-Beleuchtung können in ETFE Systeme integriert werden. 

Wartung und Reinigung von ETFE

Aufgrund der antiadhäsiven Oberflächeneigenschaft von ETFE Foilen setzen sich keine Ablagerungen, von Schmutz auf der Oberfläche ab, sondern werden vom Regen weggespült. Es wir oft von einem Selbstreinigungseffekt gesprochen, wobei natürlich gewisse geringe Verunreinigungen durchaus auftreten können. Grundsätzlich ist es jedoch so, dass ETFE Folienkonstruktionen im Grund nie gereinigt werden müssen.
Die Luftversorgung ist jedoch in regelmäßigen Zeiträumen zu warten, da sie sehr viele mechanische Teile hat. Deshalb wird in der Regel für ETFE Konstruktionen eine jährliche Wartung empfohlen, bei der das System überprüft wird, kleine Beschädigungen repariert werden und die Filter der Anlage gewechselt.

Sind ETFE Konstruktionen sicher?

Aufgrund der hohen Widerstandsfähigkeit und Elastizität des ETFE, ist es ein ideales Bauelement in Regionen, in denen plötzliche extreme Belastungen, wie Erdbeben oder Explosionen auftreten können. Im Gegensatz zu Glas, welches unter diesen Umständen sofort zerspringen würde, wird ETFE einfach, ohne größere Schäden zu verursachen, unter der Last begraben. ETFE ist jedoch als vertikales Geländer nicht geeignet und kann fremdes Eindringen nicht verhindern.
Alle Konstruktionen sind wie jedes andere Bauelement auch auf volle äußere Lasten berechnet und sind einsturzsicher.

Brandverhalten

ETFE Folien wurde nach verschiedensten nationalen und internationalen Normen als schwer entflammbar eingestuft. Das Material schmilzt bei etwa 270 °C. ETFE wird erfüllt die Brandklassen, ASTM E84 Class A, ASTM E108 Class A, UL 94VTM Class 0, EN 13501-1 Class B-s1-d0, NFPA 701 sowie B1 nach DIN 4102.

Design: ETFE bedruckt

ETFE-MFM-Projekt:

Entwicklung und Integration von flexiblen und multifunktionellem ETFE-Modulen für architektonische Fassadenbeleuchtung. ETFE-MFM bringt ein fachübergreifendes Team, mit hervorragender Forschung,  Technik, Fertigung und betriebswirtschaftlicher Kompetenz zusammen. Das Team umfasst: ITMA (Spain), Acciona (Spain), CENER, G!E (Belgium), Solarion (Germany), and Taiyo Europe GmbH.

Link: etfe-mfm.eu