Viel Licht braucht Schatten
Im privaten Bereich werden die schaltbaren Gläser bislang eher selten eingesetzt. Mit immer grösseren Glasflächen könnte sich das jedoch ändern. Bild: Flachglas Schweiz AG
Intelligente Gläser. Immer wieder tauchen die schaltbaren Gläser als vielversprechende Lösung für einen sommerlichen Sonnenschutz bei gleichzeitig freier Durchsicht auf. Im Winter lassen dann die beschichteten Scheiben solare Energiegewinne zu.
Es sind schöne Aussichten für die einen, für andere, wie den Storenbauer, muss es ein Albtraum sein: Glasflächen, die keine mechanischen Schattiereinrichtungen brauchen, weil sie auf Knopfdruck oder sogar selbständig die Lichtdurchlässigkeit deutlich verringern können. Gemeinhin wird dieses als intelligentes Glas oder auch Smart Glass bezeichnet.
Bislang kamen solche Produkte eher selten zum Einsatz. Aktuell sieht die Flachglas Schweiz AG aber eine neue Entwicklung. «Insbesondere bei grossen Bürogebäuden, Wintergärten und Dachverglasungen ist eine starke Zunahme zu spüren», erklärt Andrea Jordi, Leiterin Marketing bei der Flachglas Schweiz AG. Die Produktions- kapazitäten sind gestiegen und auch die maximal möglichen Abmessungen solcher Gläser haben zugelegt, weshalb verschie-dene Anbieter heute marktfähige Produkte liefern können. Etwa die Econtrol-Glas GmbH. Acht Millionen Euro will das mittelständische Unternehmen in den Ausbau der Fertigungskapazität investieren. Man reagiere damit auf die steigende Nachfrage nach schaltbaren Verglasungen und könne die Lieferzeiten durch die Produktionserweiterung dann auf neun bis zehn Wochen verkürzen.
Wünsche werden möglich
Peter Sperlich, Spezialist für Gebäudeautomation bei der All-Com AG, kann eine wachsende Nachfrage jedoch nicht bestätigen. Er berät seine Kunden in puncto Sonnenschutz nach wie vor in Richtung eines aussenliegenden, mechanischen Verschattungssystems und sieht bislang keine Nachfrageentwicklung für schaltbare Gläser.
Etwas im Dunklen lagen in der Vergangenheit die Preise für dimmbare Gläser. Als das erste Produkt überhaupt mit einem sogenannten elektrochromen Glas 2004 Weltpremiere feierte, waren die Preise astronomisch hoch. Verbaut wurde dies in einem «Ferrari 575 Limited Edition». Auch heute sind die Gläser noch hochpreisig, bieten aber auch viele Vorteile. «Im Vergleich mit einer herkömmlichen Aussenbeschattung und einem 3-fach Wärmeschutz-Isolierglas liegen die Kosten für Anschaffung und Betrieb auf 20 Jahre betrachtet um etwa 15 bis 20 % höher bei dimmbaren Scheiben», erklärt Jordi. Hinderlich für eine breitere Anwendung war in der Vergangenheit mutmasslich auch die Notwendigkeit eines Bussystems für die Steuerung der Verglasungen. Zum Teil sind die heute erhältlichen Produkte einfach per Steuergerät bedienbar, ohne eine aufwendige Gebäudeautomation. Zum Teil ist aber auch nach wie vor ein hausinternes Bussystem erforderlich.
Der Weg zur intelligenten Lösung
Lag das Hauptaugenmerk in der Vergangenheit bei Gläsern auf der Minimierung von Wärmeverlusten in der Heizperiode, rückt der Schutz gegen eine Überhitzung von Gebäuden in den Sommermonaten, wegen des weiter wachsenden Glasanteiles bei Neubauten, mehr und mehr in den Mittelpunkt.
Bislang kamen zur Begrenzung der Gebäudeaufheizung durch Sonneneinstrahlung Sonnenschutzverglasungen und mechanische Schattiereinrichtungen zum Einsatz. Die selektiv wirksamen Beschichtungen von Sonnenschutzgläsern lassen weiter viel sichtbares Licht, aber wenig Energie durch. Sie verhindern somit auch solare Wärmegewinne in Zeiten, wenn diese erwünscht wären.
Nach Meinung von Forschern und Experten können schaltbare Verglasungen die Nachteile der heute üblichen Systeme überwinden. Dabei kommen mehrere Funktionsprinzipien zum Einsatz. Geforscht und probiert wird mit etwa zehn verschiedenen Funktionsweisen schaltbarer Schichten. Ausgereift und erhältlich sind vor allem beschichtete Gläser, die durch das Anlegen einer elektrischen Spannung ihre Lichtdurchlässigkeit in mehreren Stufen oder sogar stufenlos verändern lassen. Allerdings weisen die schaltbaren Schichten für einen Sonnenschutz analog den statischen Sonnenschutzgläsern einen Nachteil auf, den es architektonisch zu berücksichtigen gilt: die Blendungsgefahr durch Reflexion. Demgegenüber zählt Jordi weitere Vorteile auf: «Dimmbare Scheiben sind wartungsfrei und haben keine mechanischen Teile, sie bieten jederzeit freie Sicht nach draussen und damit ein Wohlgefühl statt den Blick gegen eine Jalousie. Und: Der Reinigungsaufwand für Storen entfällt komplett.» Entscheidendes Argument für ein schaltbares Glas dürfte jedoch die einfache Steuerung des Wärmedurchgangs sein, bei gleichzeitig jederzeit durchsichtiger Scheibenfläche. Die Blaufärbung bei elektrochromen Scheiben wird von den Benutzern sogar als «kontrastreicher» und «angenehm» beschrieben.
Was schaltbare Gläser leisten
Schaltbare Beschichtungen werden zwischen zwei Scheiben eingebettet. Das Verbundglas kann problemlos in einen zwei- oder dreifachen Isolierglasverbund integriert werden. Diese Schutzgläser reduzieren den solaren Wärmedurchlass enorm. Flachglas Schweiz gibt für das Produkt «Infraselect» hierfür eine Reduktion um 90 % an, wodurch weitere Massnahmen überflüssig sind. Die Tageslichttransmission (g-Wert) wird durch die Schaltfähigkeit variabel. «Je nach Isolierglastyp und Aufbau variiert diese bei ‹Infraselect› zwischen 55 und 9 %. Der Hersteller Gesimat gibt für seine elektrochromen Gläser eine Spannweite für die Lichttransmission zwischen 8 und 75 % an.
Der Ug -Wert der Scheibe wird durch den schaltbaren Aufbau nicht beeinträchtigt, so dass im Winter sowohl Heizwärmeverluste vermieden und gleichzeitig bei niedrigster Dimmstufe solare Energiegewinne sowie Tageslicht genutzt werden können.
Die erforderlichen Anschlüsse
Die Ausführung des erforderlichen elek- trischen Anschlusses benötigt besondere Sorgfalt. Die Hersteller geben hier für alle Details entsprechende Konstruktionsvorgaben, damit auch bei thermischer Ausdehnung der Scheiben die elektrischen Anschlüsse unversehrt bleiben. Die Kontaktierung der Scheiben im Rahmen sowie die Kabelführung ist aber grundsätzlich ähnlich oder gleich wie bei alarmgeschützten Fenstern oder Heizgläsern. «Der Kabelübergang bei Fensterflügeln kann auch nachträglich montiert werden. Die elektrischen Anschlüsse sind jedoch bei Sanierungen etwas aufwendiger einzubauen oder müssen dann aufputz ausgeführt werden», erklärt Jordi. Hier macht sich der grosse Vorteil thermochromer Gläser bemerkbar. Ohne jegliche elektrischen Anschlüsse schaltet ein solches Glas selbständig je nach Sonneneinstrahlung. Weiterer Vorteil der eigen- ständig reagierenden Gläser ist die unterschiedliche Färbung von milchig-weiss, blau bis hin zu Bronze oder anthrazit.
Recht unterschiedlich ist die Dauer der Schaltzyklen zwischen minimaler und maximaler Tönung. Diese kann von wenigen Sekunden bis zu 20 Minuten dauern. Der Verlauf ist dabei fliessend und soll von den Raumnutzern kaum bemerkt werden. Auch hier zeigt sich, dass die intelligenten Gläser zwar vielversprechend und funktionsfähig sind, aber es noch nicht gelungen ist, alle Vorteile in einem Produkt für den Fenster- und Fassadenbau zu vereinen.
Strom wird dabei nur während des Schaltzyklus verbraucht. Wird die Stromzufuhr unterbrochen, verharrt das Glas dann in dem jeweiligen Zustand. Der Stromverbrauch für den Schaltvorgang fällt kaum ins Gewicht. Langzeiterfahrungen liegen mit den schaltbaren Gläsern noch nicht vor, auch wenn diese auf Nutzungszeiten von 20 bis 30 Jahren getestet werden.
Nutzung im Innenbereich
Während schaltbare Sonnenschutzgläser die freie Durchsicht zulassen, sind schaltbare LC-Gläser für gewünschten Sichtschutz im Innenbereich geeignet. Eine Sonnenschutzwirkung haben sie nicht. Für solche Gläser gibt es bereits mehrere Anbieter und auch viele Referenzobjekte.
Die Umschaltung von klar auf opak erfolgt direkt auf Knopfdruck und ist so für Sitzungsräume aus Glas oder Verglasungen innerhalb des Gebäudes, wo eine Privatsphäre gewünscht ist, besonders geeignet. Nachteilig hierbei scheint jedoch, dass eine Ver- bundscheibe im glasklaren Zustand Strom verbraucht. Zwar handelt es sich hier lediglich um etwa 5 bis 10 Watt pro Quadratmeter, doch allein die Tatsache, dass man für einen durchsichtigen Zustand permanent Strom verbraucht, erscheint nicht für jedermann als besonders intelligent.
www.flachglas.chwww.econtrol-glas.dewww.all-com.chwww.gesimat.de
Typen schaltbarer Gläser
Elektrochromes Glas
Durch das Anlegen einer Spannung verfärbt sich die mikroskopisch dünne Beschichtung bläulich (Wolframoxid). Beim Abschalten der Spannung behält das Glas seine gegenwärtige Farbe, bis erneut Strom zugeführt wird. Die Durchsicht ist in jedem Fall gegeben. Im klaren Zustand ist nur eine geringe Trübung des Glases vorhanden. Die Ausführung gibt es als Verbundglas innerhalb eines Isolierglasverbundes.
Thermo- und photochromes Glas
Durch Sonneneinstrahlung erwärmt sich die thermochrome Beschichtung und verfärbt sich. Sinkt die Temperatur beim Nachlassen der Sonnenstrahlung, entfärben sich die Gläser wieder. Die Durchsicht ist in jedem Fall gegeben. Als Verbundglas innerhalb des Isolierglasverbundes erhältlich.
Beim photochromen Glas erfolgt die Aktivierung über UV-Strahlung.
LC- (PDLC) und SPD-Glas
Durch elektrische Spannung richten sich die zwischen zwei Scheiben eingebetteten Flüssigkristalle aus und die Scheibe wird dadurch klar. Wird die Spannung abgeschaltet, orientieren sich die Kristalle wieder willkürlich und das Glas wird opak und damit undurchsichtig. Die Verbundgläser eignen sich als Sichtschutz, jedoch nicht als Sonnenschutz.
SPD-Verglasungen funktionieren ähnlich wie LC-Glas, es kommt aber eine andere Beschichtung zum Einsatz. SPD-Verglasungen sind grundsätzlich als Sonnenschutzglas geeignet.
Schaltbare Spiegel
Durch das Anlegen einer elektrischen Spannung richten sich die mikroskopisch kleinen Spiegel aus. Das Sonnenlicht kann gelenkt werden oder wird reflektiert, was zu einer Blendungsgefahr führen kann. Die Technik ist noch nicht in marktfähige Produkte umgesetzt, weist aber ein hohes Potenzial auf. Auch solare Energiegewinne scheinen möglich, dafür besteht bei Sonnenschutz keine Durchsicht.
Veröffentlichung: 27. August 2015 / Ausgabe 35/2015
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