Materialforscher der Universität Jena entwickeln Prototypen

Fluidikfenster verbessern Energieeffizienz

Einen Prototypen des selbstverschattenden Fensters präsentiert Doktorand Benjamin Heiz. © Jan-Peter Kasper/FSU

Den Prototypen eines schaltbaren Fensters, das sich auf Knopfdruck selbst verschattet und zur solarthermischen Wärmegewinnung nutzen lässt, haben Forscher der Friedrich-Schiller-Universität Jena entwickelt. Ergebnisse ihres Forschungsprojekts LaWin (Large-Area Fluidic Windows) stellen sie in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins "Advanced Sustainable Systems" vor.

"Kernthema unseres Projektes ist die Nutzung von Flüssigkeiten in Gebäudehüllen, zum Beispiel als Wärmeträger oder um zusätzliche Funktionen in Fenster und Fassaden zu integrieren", erläutert der Koordinator des Projektes Lothar Wondraczek. "Dafür entwickeln wir neuartige Glaswerkstoffe, in die sich großflächige Kanalstrukturen integrieren lassen. In diesen Kanälen zirkuliert dann eine für die jeweilige Anwendung geeignete Flüssigkeit."

Im neusten Prototypen wird die Flüssigkeit mit kleinsten magnetischen Eisenpartikeln angereichert, die sich mit Hilfe eines Magnets herausziehen oder, durch Abschalten des Magnets, wieder zuführen lassen. "Abhängig von der Menge der in der Flüssigkeit enthaltenen Eisenpartikel nimmt die Flüssigkeit einen unterschiedlich starken Grauton an oder färbt sich komplett schwarz", erklärt Wondraczek. "So wird das Fluidikfenster unterschiedlich stark abgedunkelt. Zusätzlich wird einfallendes Sonnenlicht zunehmend stark absorbiert, wodurch sich die Flüssigkeit erwärmt."

Der erzielbare Wärmegewinn pro Fläche sei vergleichbar mit dem üblicher solarthermischer Anlagen. "Und im Gegensatz zu herkömmlichen Solarthermieanlagen können diese Systeme sehr einfach in die vertikale Fassade integriert werden", sagt der Materialforscher. Das Schalten – also das Zu- oder Abführen der Partikel in die Flüssigkeit – erfolgt dabei in einem separaten Tank. Ein elektrischer Anschluss am Fenster ist anders als bei bisherigen Technologien nicht nötig.

"Der Vorteil großflächiger Fluidikfenster besteht vor allem darin, dass sie Klimaanlagen, Verschattungssysteme und beispielsweise die Warmwasseraufbereitung in einem ersetzen können", hebt Lothar Wondraczek hervor. Er hat an der Uni Jena den Lehrstuhl für Glaschemie inne.

Der Schlüssel für die Entwicklung der Fluidikfenster seien entsprechend großformatige Glasbauteile zu möglichst niedrigen Kosten. Die Gläser müssen einerseits die Kanäle enthalten, andererseits über die gesamte Lebensdauer eines Gebäudes unverändert stabil bleiben und sich zudem mit geringem Aufwand in herkömmliche Rahmen von Zwei- oder Dreifachverglasungen integrieren lassen. Dass die drei Aspekte erfüllt werden, konnte das Forschungskonsortium anhand von Prototypen mit einer Gesamtfläche von rund 200 Quadratmetern demonstrieren.

Das mit 5,9 Millionen Euro von der Europäischen Union im Rahmen ihres Horizon-2020-Programms geförderte Projekt widmet sich innovativen Materialien für intelligente Fenster- und Fassadensysteme. Weitere 2,2 Millionen Euro steuerten insgesamt elf beteiligte Industriepartner bei. Nach dem Ende der ersten Förderphase ist in diesem Jahr die Kommerzialisierung erster Anwendungen geplant. Der Aufsatz in "Advanced Sustainable Systems" ist zu finden unter DOI: 10.1002/adsu.201700140. Quelle: Universität Jena / sue

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