Forschungskonsortium entwickelt Smart-Glas weiter

In modernen Gebäuden tragen Fenster und Glasfassaden – je nach Größe der Glaselemente – bis zu 60 Prozent zum Energieaustausch mit der Umwelt bei. Im Winter wird Wärme nach außen abgegeben, während im Sommer die Sonneneinstrahlung den Gebäudeinnenraum massiv erwärmt. Dies erhöht den Energiebedarf für Klimatisierung und Kühlung. Große Fenster und Glasfassaden verstärken diesen Effekt.

Heute werden mechanisch verstellbare Jalousien und Verschattungen zur Steuerung der Sonneneinstrahlung in Abhängigkeit von Tageszeit, Temperatur und Sonneneinstrahlung eingesetzt. Sie beeinflussen oder beeinträchtigen jedoch stark den Komfort und die Lichtverhältnisse im Inneren des Gebäudes. Darüber hinaus stören die außen angebrachten Verschattungen insbesondere bei großen, repräsentativen Gebäuden die Gesamtansicht.

Schaltbare Gläser haben das Potenzial, Fensterjalousien künftig vollständig zu ersetzen, so die Forscher vom Fraunhofer Institut für Silicatforschung ISC. Sie seien bisher jedoch noch nicht auf Energieeinsparung optimiert. Weiterhin seien sie sehr teuer und nur begrenzt verfügbar. Die von der EU geförderte Initiative Switch2Save hat das Ziel, diese Einschränkungen zu überwinden und elektrochrome und thermochrome Systeme für große Fenster und Glasfassaden verfügbar zu machen. Elektrochromie (EC) basiert auf Materialien, die ihre Lichtdurchlässigkeit durch Anlegen einer elektrischen Spannung ändern; thermochrome (TC) Zellen basieren auf Materialien, die ihre Infrarot-Reflexionseigenschaften mit steigender Temperatur ändern.

Das Switch2Save-Konsortium setzt sich aus führenden Universitäten, Forschungseinrichtungen und Industriepartnern aus sechs verschiedenen EU-Ländern zusammen. Innerhalb der nächsten vier Jahre wollen die Partner gemeinsam eine optimierte Kombination aus EC- und TC-Zellen für ein maximales Energieeinsparpotenzial basierend auf einem schaltbaren Gesamtenergiedurchlassgrad (g-Wert) entwickeln. Sie wollen die Fertigungstechnologien sowohl für die EC/TC-Materialien als auch für die Integration in Isoliergläser für eine höhere Verfügbarkeit und Kosteneffizienz weiterentwickeln.

Projektkoordinator Dr. John Fahlteich, Fraunhofer FEP, erklärt das Potenzial der Technologie: "Experten schätzen, dass sich der Energiebedarf für die Klimatisierung und Kühlung von Gebäuden bis 2050 mehr als verdoppeln wird. Darüber hinaus benötigen große Glasfassadengebäude wie Einkaufszentren, Flughäfen oder Bürogebäude bis zu 35 Prozent mehr Energie zum Heizen und bis zu fünfmal mehr Energie zum Kühlen als moderne Gebäude mit kleinen Fenstern. Mit der Switch2Save-Lösung kann der gesamte jährliche Heiz- und Kühlenergiebedarf solcher großen Glasgebäude um bis zu 44 Prozent reduziert werden. Dies wird durch intelligente Schaltprotokolle erreicht, die auf lokalen Echtzeit-Wetter- und Temperaturdaten und den Beleuchtungsbedingungen im Gebäude basieren."

Die Switch2Save EC- und TC-Module basieren auf nanoskaligen Dünnfilmschichten, die mittels großflächiger Vakuum- und Atmosphärendruckabscheidung auf Kunststofffolien oder ultradünnen Glasbahnen aufgebracht werden. Die Module haben ein spezifisches Gewicht von weniger als einem Kilogramm pro Quadratmeter – viel weniger als eine einzige Glasscheibe in einem Fenster. Sie lassen sich in einem Laminationsschritt leicht in Isoliergläser integrieren, um eine Fenster- und Glasfassadenfertigung mit etablierten Verfahren zu ermöglichen – eine wichtige Voraussetzung für die Akzeptanz der neuen Technologie bei den Bauunternehmen.

"Switch2Save" wird das Potenzial in zwei repräsentativen Gebäuden demonstrieren – dem zweitgrößten Krankenhaus Griechenlands in Athen und einem Bürogebäude in Uppsala, Schweden. Das Switch2Save-Konsortium wird dort 50 Fenster und 200 m² Glasfassadenfläche durch neue, smarte Gläser ersetzen und einen vollständigen "Vorher-Nachher"-Vergleich des Energiebedarfs für einen Jahreszyklus in beiden Gebäuden durchführen. Die Ergebnisse sollen die flächendeckende Einführung von Smarten Gläsern beschleunigen und das europäische Ziel eines CO2-neutralen Gebäudebestandes in der EU bis 2050 maßgeblich unterstützen. Quelle: Fraunhofer ICS / sth