Leichtbauweisen im Fassadenbau
Stand: Oktober 2025
Das Leichtbauwesen im Fassadenbau beschreibt die Entwicklung und Anwendung von Konstruktionen, die bei reduziertem Materialeinsatz eine ausreichende Tragfähigkeit, Funktionalität und ästhetische Wirkung erzielen.
Eine besondere Ausprägung davon ist die Vorhangfassade (engl. Curtain Wall), die nicht tragend ist, sondern als „Vorhang“ vor die tragende Struktur eines Gebäudes gehängt wird. Die Vorhangfassade ist ein Paradebeispiel, weil sie das Eigengewicht der Gebäudehülle drastisch reduziert, architektonische Freiheit ermöglicht, ressourcenschonend vorgefertigt werden kann und auf nachhaltige Technologien sowie Ansprüche vorbereitet ist.
Fassadenarten in Leichtbauweise
Elementfassaden
Bei der Elementbauweise erfolgt die werkseitige Vorfertigung größerer Fassadenelemente, die Pfosten, Riegel, Verglasungen und gegebenenfalls auch Verschattungselemente beinhalten. Diese werden transportiert und anschließend montagefertig an die Tragstruktur gehängt. Die Grundelemente bestehen aus einer Rahmenkonstruktion aus Aluminium oder Stahl, in die Verglasung oder Paneele bereits integriert sind. Dichtungen, Dämmung und gegebenenfalls Sonnenschutzelemente werden ebenfalls vormontiert, sodass lediglich die Befestigungselemente für ein schnelles Einhängen auf der Baustelle erforderlich sind. Die Merkmale dieser Bauweise liegen in der hohen Maßgenauigkeit, der kurzen Bauzeit und dem geringen Aufwand auf der Baustelle. Daher ist sie insbesondere für Hochhäuser und große Bauprojekte geeignet.
Modulfassaden
Die Modulbauweise geht noch einen Schritt weiter, da die großflächig vorgefertigten Fassadenteile teilweise auch die Haus- und Anlagentechnik enthalten. Grundelemente sind dabei ein Tragmodul aus Stahl- oder Holzrahmen, das mit Fassadenelementen wie Glas, Paneelen oder gegebenenfalls Vorhangfassaden (teilweise auch hinterlüftet) ergänzt wird. Auch die Integration von Fenstern und Türen ist bereits Bestandteil der Module. Dadurch wird ein noch höherer Vorfertigungsgrad als bei der Elementfassade erreicht, was die modulare Erweiterbarkeit erleichtert. Diese Bauweise ist ein wichtiger Bestandteil im seriellen Sanieren.
Rechtliche Rahmenbedingungen
In Deutschland unterliegen beide Bauweisen klaren rechtlichen Rahmenbedingungen. Grundlage ist das Bauordnungsrecht, das sich aus der Musterbauordnung (MBO) ergibt und von den Bundesländern in die jeweiligen Landesbauordnungen (LBO) umgesetzt wird. Für Fassaden sind dabei vor allem die Anforderungen an die Standsicherheit – wie Lastabtragung und Windlasten – sowie der Brandschutz, etwa durch Brandriegel, Baustoffklassen und Rauchabschnitte, von Bedeutung.
Ebenso sind Vorgaben zum Wärmeschutz und zur Energieeffizienz nach dem Gebäudeenergiegesetz (GEG), zum Schallschutz sowie zur Lüftung und Dichtheit relevant. Darüber hinaus spielen technische Baubestimmungen eine zentrale Rolle. Hierzu zählen DIN-Normen und Eurocodes sowie die notwendigen Zulassungen und Verwendbarkeitsnachweise. Dazu gehören die allgemeine bauaufsichtliche Zulassung (abZ), das allgemeine bauaufsichtliche Prüfzeugnis (abP) sowie die Europäische Technische Bewertung (ETA).
Randverbund und Abstandhalter
Ein besonderes Augenmerk gilt bei verglasten Vorhangfassaden dem Abstandhalter (Spacer) und dem Randverbund, insbesondere der Sekundärdichtung. Bei größeren Glasflächen und dunkler Oberfläche der Aluminiumoberfläche sind Mindeststärken von fünf Millimetern zu berücksichtigen (ab zwei Millimetern Seitenlänge, siehe DIN 18545), so dass erhöhte Wärmebrückenverlustkoeffizienten des Glasrandverbunds im Vergleich zu anderen transparenten Bauteilen zu erwarten sind. Dieser Effekt verstärkt sich durch etwaige Kopplungseffekte der angrenzenden Verglasungseinheit (Falzbreite beträgt zumeist nur 20 bis 40 Millimeter, je nach Glaseinstand), erhöhten Glasdicken im Vergleich zu Fenstern, und Kopplungseffekten mit Glasträger, Schraubkanal und Verschraubung der Anpressleiste. Eine effektive Überdämmung des Glasrandes ist zumeist nicht möglich, die Anpressleiste und Riegel- und Pfostenkonstruktion kann in der Regel nur durch EPDM-Dichtungen erfolgen, eine Überdämmung wie bei Fensterkonstruktionen ist nicht möglich. Eine Verdoppelung des linearen Wärmebrückenverlustkoeffizienten (ψg) gegenüber dem gleichen Abstandhalter bei einer Fensterkonstruktion ist das Resultat und entsprechend in der Energiebilanzierung zu berücksichtigen. Auch die Materialwahl der Sekundärdichtung (Polysulfid, Silikon, Butyl etc.) spielt eine große Rolle und wird in den Simulationen gemäß der DIN 10077-2 berücksichtigt. Energetisch hochwertige Abstandhalter sollten verwendet werden, mit Kantenwiderständen > 3 (m∙K)/W im kühl-gemäßigten Klima.
Glasträger und Verschraubung von Anpressleisten
Glasträger sind als statisch hochbeanspruchte Bauteile unverzichtbar, die jedoch auch eine Wärmebrücke darstellen. Zumeist werden zwei Glasträger je Feld verwendet, es gibt jedoch eine Vielzahl an Sonderformen und Arten, wie zum Beispiel Kreuzglasträger. Diese Elemente bestehend meistens aus Aluminium, welches in Richtung des Wärmestroms verbaut wird und einen Dämmeinsatz ersetzt bzw. durchstößt. Wärmebrücken in der Größenordnung zwischen 0,02 und 0,04 W/K (bzw. bis zu 0,1 W/K bei Kreuzglasauflagen) sind bei Aluminium-Glasträgern keine Seltenheit und sollten berücksichtigt werden.
Es gibt jedoch auch Glasträger aus Edelstahl oder sogar glasfaserverstärkten Hartkunststoffen (Polyamid, Nylon etc.), deren Wärmebrückenwirkung deutlich geringer ist. Die Erfassung der Werte kann jedoch nur über Messung (durch akkreditierte Institutionen) oder dreidimensionale FEM-Simulation durchgeführt werden. Beispielsweise weisen zertifizierte Passivhaus-Elemente diese Kennwerte aus, sodass diese in der Energiebilanzierung berücksichtigt werden können. Auch der Schraubeneinfluss (Verschraubung der Anpressleiste) resultiert in nicht zu vernachlässigen Zuschlägen auf den Wärmedurchgangskoeffizienten der Rahmenelemente. Die Werte bewegen sich im Bereich zwischen 0,1 – 0,4 W/(m2K), je nach Durchmesser und Abstand der Schrauben.
Luftdichtheit
Neben der Transmission spielt auch die Infiltration und Luftdichtheit der Elemente einen entscheidenden Einfluss auf die Energieeffizienz. Grundsätzlich sind Gebäude luftdicht zu errichten. Auf Gebäude Ebene werden dazu Differenzdruckverfahren nach DIN EN ISO 9972 / DIN 13829 („Blower-Door-Tests“) durchgeführt. Das Gebäudeenergiegesetz schreibt keine bestimmten Grenzwerte hinsichtlich der bauteilbezogenen Dichtheit fest, jedoch maximale Luftwechselraten (n50 Werte in h-1) Bei Gebäuden mit RLT-Anlagen beträgt der Grenzwert für den n50-Wert höchstens 1,5 1/h (50 Pascal Druckdifferenz). Für KfW-Effizienzhäuser oder Passivhäuser gelten höhere Anforderungswerte, die aber insbesondere bei größeren Gebäuden durch sorgfältige Planung und Umsetzung gut erreichbar sind und vielfach unterschritten werden.
Typische Schwachstellen der Luftdichtheit entstehen beim Anschluss an die Bauwerksfuge. Abdichtungsbänder, Folien und Dichtstoffe müssen durchgängig und ohne Perforation eingebaut werden. Auch die Einbindung an Stahlschuhe, Tragwinkel etc. bedarf einer Detailplanung, insbesondre an Knotenpunkten und verdeckt liegenden Dichtungen. An Elementstößen und Dichtungsebenen muss die Mehrfachdichtung sauber umlaufend und ununterbrochen eingebaut sein. Gleiches gilt für die Dichtungsgummis an Verglasungen und Glasfalzen. Durchdringungen (z.B. Befestigungen, Sonnenschutz, Entwässerung) dürfen nicht die innere luftdichte Ebene durchstoßen.
Empfehlenswert ist eine frühzeitige Planung des Luftdichtheitskonzepts und die Definition der Ebenen unter Berücksichtigung der verschiedenen Gewerkegrenzen. Insbesondere die Übergänge zum Baukörper bedürfen einer Schnittstellenkoordination zwischen Metallbauer, Fassadenplaner und Rohbauer und sollte über die Baubegleitung sichergestellt werden.
Bauteilbezogene Tests werden gemäß DIN EN 12153 „Luftdurchlässigkeit von Vorhangfassaden“ (Prüfung) durchgeführt. Diese beinhalten auch die Ermittlung der Luftdurchlässigkeit bei Windsog (negativem Druck). Die Klassifizierung (DIN EN 12152) erfolgt in verschiedene Klassen von A1 bis A4 und die Sonderklasse AE.
Verschattung und Reduktion sensibler Kühlbedarfe
Bei der Planung von Verschattung spielt das Verhältnis von transparenten zu opaken Flächen eine entscheidende Rolle: Transparente Flächen ermöglichen Tageslichteinfall und Sichtbezug nach außen. Sie fördern Wohlbefinden und reduzieren den Bedarf an künstlicher Beleuchtung. Allerdings sind sie thermisch deutlich anfälliger gegenüber solaren Gewinnen, auch mit Sonnenschutzverglasung. Opake Flächen verbessern den Wärmeschutz (ca. fünfmal geringere Wärmedurchgangskoeffizienten möglich, zudem Sekundäreffekte wie thermische Speichermasse und Phasenverschiebung realisierbar), reduzieren solare Einträge und bieten Platz für Dämmung sowie integrierte Technik. Sie können jedoch die natürliche Belichtung einschränken.
Die Abwägung erfolgt daher projektspezifisch: Orientierung des Gebäudes, Nutzung der Räume, Klimazone und architektonische Zielsetzungen sind entscheidende Faktoren. Ein ausgewogenes Fassadenkonzept kombiniert transparente Flächen für Licht und Sicht mit opaken Zonen zur Energieoptimierung – ergänzt durch verschattungstechnische Maßnahmen wie außenliegende Lamellen, integrierte Sonnenschutzverglasung oder adaptive Systeme.
Optimierung der thermischen Isolierung durch Vorfertigung
Die Vorfertigung von Bauelementen ermöglicht diverse Optimierungspotentiale hinsichtlich der Qualität. Unter Fabrikbedingungen ist eine höhere Präzision in der Fertigung möglich. Eine hohe Maßgenauigkeit reduziert z.B. Fugenbreiten und Passgenauigkeit zwischen Fassadenelementen und ermöglicht geringere Toleranzfehler als bei der Baustellenmontage. Eine bessere Luftdichtheit und geringere Wärmeverluste können erzielt werden.
Eine kontrollierte Integration der Dämmung kann im Werk passgenau und sauber vorgenommen werden. Insbesondere bei faserigen Dämmstoffen oder spröden Baustoffen können Hohlräume vermieden und damit eine lückenlose Dämmung ohne Wärmebrücken ermöglicht werden. Auch komplizierte Geometrien (z.B. Aussparungen um den Schraubkanal oder Verklotzung und Glasträger) können werkseitig sauber ausgefüllt werden.
Bei Elementfassaden werden werkseitig komplett aufgebaute Fassadenelemente mit Glas, Dämmung und Abdichtung zur Baustelle geliefert und in die Tragelemente eingehängt. In den Anschlussfugen sind vorgefertigte Dichtungssysteme vorhanden, die meist über Puffer-EPDM Dichtungen gestoßen werden und eine Hinterströmung verhindern.
Vorfertigung ermöglicht auch eine bessere Qualitätssicherung und bessere Identifikation bei Fehlersuche, bereits werkseitige Tests helfen bei der Sicherstellung der Qualität und erlauben eine bessere Gewerke- und Verantwortlichkeitstrennung. Insbesondere die Reduktion von typischen Baustellenrisiken (Lagerung, Verunreinigung) und die Vormontage von sensiblen Bauteilen (Spezialgläser) sind ein Vorteil. Jedoch können durch Transportgrößen und - gewichte logistische und gestalterische Begrenzungen folgen, einhergehend mit der Ökonomie.
Reduktion des CO₂-Fußabdrucks bei Planung, Herstellung und Betrieb
Bei der Planung von Vorhangfassaden ist es entscheidend, bereits früh eine Lebenszyklus-Analyse (LCA) einzubeziehen, um die „graue Energie“ sowie die CO2-Bilanz der verwendeten Materialien umfassend zu bewerten. Eine optimierte Materialwahl spielt hierbei eine zentrale Rolle. Eine Energiebilanzierung des gesamten Gebäudes ist unerlässlich, um Potenziale aufzuzeigen und sinnvolle Abwägungen zwischen Tageslichtnutzung, Transmission, Strahlungseinträgen und gestalterischen Aspekten zu ermitteln.
Ergänzend empfiehlt sich ein „Design for Disassembly“ mit modularen und demontierbaren Systemen, die Rückbau und Wiederverwendung erleichtern. Am Ende des Lebenszyklus gewinnt die Rückbau- und Kreislaufwirtschaft an Bedeutung. Eine sortenreine Trennung von Glas, Metall und Dichtungen erleichtert das Recycling. Darüber hinaus können ganze Fassadenmodule oder Glaspaneele wiederverwendet werden. Hersteller-Rücknahmesysteme sichern, dass alte Elemente in den Materialkreislauf zurückgeführt werden.
In der Herstellung lassen sich weitere CO2-Einsparungen erzielen. Regionale Produktion und kurze Transportwege senken die Emissionen durch Logistik, während ressourceneffiziente Fertigungsprozesse Abfälle minimieren. Der Einsatz von erneuerbaren Energien, beispielsweise Solar- oder Wasserkraft in Glas- und Aluminiumwerken, trägt zusätzlich zur Nachhaltigkeit bei. Eine konsequente Leichtbauweise reduziert den Materialbedarf und damit ebenfalls den CO2-Fußabdruck.
Auch im Betrieb kann die Fassade wesentlich zur Energieeffizienz beitragen. Hocheffiziente Verglasungssysteme mit Dreifachverglasung, Low-E-Beschichtungen und Wärmeschutzgasfüllungen verbessern die Wärmedämmung erheblich. Ergänzt wird dies durch Sonnenschutz- und Verschattungslösungen, wie außenliegende Jalousien oder adaptive Fassaden, die idealerweise über smarte Steuerungssysteme automatisiert werden. Tageslichtlenkung reduziert den Bedarf an künstlicher Beleuchtung, während energieaktive Fassaden mit integrierten Photovoltaik-Modulen zusätzliche Energiepotenziale erschließen. Hier empfiehlt sich die Nutzung von Photovoltaik-Elementen, die gleichzeitig als Verschattungselemente dienen.
Insgesamt zeigt sich, dass sich der CO2-Fußabdruck von Vorhangfassaden deutlich reduzieren lässt, wenn der gesamte Lebenszyklus berücksichtigt wird.
Einsatzmöglichkeiten nachhaltiger Materialien und Recyclingbaustoffe
Im Bereich der Pfosten-Riegel- und Elementfassaden bieten sich zahlreiche Möglichkeiten, nachhaltige Materialien und Recyclingbaustoffe einzusetzen.
Technische Herausforderungen bei der Umsetzung von Leichtbauten
Bei Leichtbaukonstruktionen spielt die Standsicherheit und das Tragverhalten eine zentrale Rolle. Durch die geringere Masse steigt die Schwingungsanfälligkeit, sodass Wind, Verkehrslasten oder auch Schall stärkere Vibrationen verursachen können. Gleichzeitig erfordert die Stabilität dünnwandiger Elemente – etwa hinsichtlich Beulen oder Knicken – präzise Berechnungen und oftmals innovative Verbindungstechniken. Auch im Bereich des Brandschutzes ergeben sich Herausforderungen, da leichte Materialien wie Aluminium oder Verbundwerkstoffe häufig über einen geringeren Feuerwiderstand verfügen und daher zusätzliche Schutzmaßnahmen notwendig sind.
Die bauphysikalischen und klimatischen Eigenschaften stellen hohe Anforderungen an den Leichtbau. Schlankere Bauteile müssen trotz reduzierter Materialstärke sehr gute Wärme- und Schalldämmwerte erreichen. Zudem reagieren leichte Konstruktionen empfindlicher auf Feuchtigkeit, was Kondensatbildung, Undichtigkeiten oder eine beschleunigte Materialalterung begünstigen kann. Bei Glas- oder Metallfassaden besteht zusätzlich das Risiko der Überhitzung im Sommer, sofern keine Verschattungssysteme oder geeignete Klimatechnik vorgesehen sind.
In der Planung und Ausführung erfordern Leichtbauelemente höchste Präzision. Vorfertigung setzt eine exakte Planung sowie enge Toleranzen bei der Montage voraus. Besonders anspruchsvoll sind die Anschlüsse an die Tragstruktur, Abdichtungen oder Bewegungsfugen, die technisch komplex ausgeführt werden müssen. Zwar erleichtert das geringere Gewicht den Transport, dennoch verlangen die Elemente spezielle Befestigungssysteme, die eine dauerhafte Stabilität gewährleisten.
Die Materialwahl und Dauerhaftigkeit ist ein weiterer entscheidender Faktor. Metalle wie Aluminium oder Stahl benötigen einen wirksamen Korrosionsschutz, während Kunststoffe und Verbundwerkstoffe in Bezug auf UV-Beständigkeit und Alterungsprozesse sorgfältig geprüft werden müssen. Hinzu kommt die Frage der Recyclingfähigkeit: Viele Leichtbaumaterialien bestehen aus Verbundstoffen, die nur schwer sortenrein trennbar sind.
Darüber hinaus gewinnt die Integration moderner Technologien zunehmend an Bedeutung. Energieaktive Fassaden mit Photovoltaikelementen oder adaptiven Systemen stellen zusätzliche Anforderungen an Elektrotechnik, Verkabelung und Wartung. Auch das digitale Planen mittels BIM und Simulationen ist heute unverzichtbar, um die thermische, statische und energetische Performance im Leichtbau optimal abzustimmen.
Die größten technischen Herausforderungen im Leichtbau liegen in der Sicherstellung von Stabilität trotz geringer Masse, der Einhaltung bauphysikalischer Anforderungen an Wärme-, Schall- und Feuchteschutz, der hohen Präzision in Planung und Montage sowie in der Materialbeständigkeit und Recyclingfähigkeit.
