Smartes Fensterglas hält Hitze ab und spart Energie

Ein Fensterglas, das im Sommer die Hitze abhält und dennoch den freien Blick nach draussen erlaubt. Daran arbeiten zurzeit Forschende der ETH Lausanne (EPFL) in Zusammenarbeit mit der Empa. Sonnenstoren könnten mit dem speziellen Verglasungssystem bald überflüssig werden.

Quelle: EPFL

Mikrospiegel wirken saisonal: Im Sommer reflektieren sie das Sonnenlicht zurück, und der Raum überhitzt nicht. Im Winter lenken sie das Licht tief ins Gebäude hinein, für bessere Sichtverhältnisse.

Quelle: Empa

Die ersten Prototypen entstehen in der Laseranlage an der Empa in Thun.

In der Schweiz machen elektrische Beleuchtung, Heizung und Klimaanlagen jeweils 40 Prozent des nationalen Energieverbrauchs aus. 10 Prozent des Stromverbrauchs entfallen auf die Beleuchtung, 46 Prozent des fossilen Energieverbrauchs auf die Heizung. Zusätzlich haben in den letzten Jahren die Kühllasten zugenommen. Ein spezielles Verglasungssystem kann diesen Energieverbrauch in Gebäuden deutlich reduzieren. Entwickelt wurde es von einem Forschungsteam unter der Leitung von Andreas Schüler vom Labor für Sonnenenergie und Bauphysik der EPFL.

Das spezielle Fensterglas kombiniert thermische Dynamik mit optimiertem Tageslicht, Sonnenschutz und Transparenz. Schülers Team bettet dafür zwischen 0.15 bis 0.2 Millimeter dicke, optische Miktrostrukturen in einen dünnen Polymerfilm ein, der dann zwischen den beiden Scheiben einer Doppelverglasung appliziert wird.Im Sommer reflektieren die Mikrospiegel so das Licht der hochstehenden Sonne zu einem grossen Teil zurück nach draussen. Die direkte Sonneneinstrahlung ist also gering – der Raum überhitzt nicht. Das Licht der tiefstehenden Wintersonne wird hingegen bis in den hintersten Winkel des Raums umgelenkt, was den visuellen Komfort erhöht. Dabei ermöglichen die speziellen Fenster stets den uneingeschränkten Blick nach draussen, da keine Sonnenstoren nötig sind.

Pilotprojekt beim Nest-Gebäude

Zurzeit arbeitet das EPFL-Team zusammen mit dem Empa-Forschenden Patrik Hoffmann von der Abteilung «Advanced Materials Processing» an der Herstellung des saisonalen Fensterglases. Wie die Empa mitteilt, sind im Labor bereits erste Prototypen entstanden. Das Team konnte zudem darlegen, dass die Idee funktioniert: Bei einem Lichteinfall von 60 Grad leiten die Prototypen bereits 80 Prozent des Lichts um. Nun ist man damit beschäftigt, das spezielle Fensterglas marktfähig zu machen.

In einem Pilotprojekt mit dem Chemiekonzern BASF Schweiz arbeitet das Team zurzeit an einem Herstellungsprozess, um die Fensterglasbeschichtung möglichst präzise, rasch und kostengünstig zu produzieren. In einem letzten Schritt sollen die Scheiben dann den Alltagstest bestehen: Im Rahmen der «Solace-Unit» werden sie im Nest-Gebäude auf dem Empa-Campus in Dübendorf eingebaut.Die Fertigstellung der Unit ist im Sommer 2018 vorgesehen.