13.11.2020 • EnergieMaterialwissenschaften

Smarte Glastechnologien senken den Energieverbrauch

Reduzierung des Primärenergieverbrauchs von Gebäuden um bis zu siebzig Prozent.

Smarte Glaslösungen – wie zum Beispiel elektro­chrome und thermo­chrome Fenster und Glas­fassaden – kontrol­lieren die Über­tragung von Strahlungs­energie und können somit den Heiz- und Klima­ti­sierungs­energie­bedarf großer Gebäude drastisch senken. Darüber hinaus bieten sie im Vergleich zu herkömm­lichen mechanischen Sonnen­schutz­vorrich­tungen einen höheren Beleuchtungs­komfort im Innen­bereich. Die Nutzung solcher smarter Glas­techno­logien zusammen mit intel­li­genten Schalt­proto­kollen kann den Primär­energie­verbrauch von groß­flächig verglasten Gebäuden um bis zu siebzig Prozent reduzieren kann. Das zählt zu den ersten Ergeb­nissen des Im Oktober 2019 gestarteten, von der EU geförderte Projekts „Switch2Save“.

Abb.: Smarte Glastechno­logien können den Energie­verbrauch von Gebäuden...
Abb.: Smarte Glastechno­logien können den Energie­verbrauch von Gebäuden signi­fi­kant redu­zieren. (Bild: F. Hoyer, Fh.-FEP)

Elektrochromie basiert auf Materialien, die ihre Licht­durch­lässig­keit durch Anlegen einer elektrischen Spannung ändern, während thermo­chrome Zellen auf Materialien basieren, die ihre Infrarot-Reflexions­eigen­schaften mit steigender Temperatur ändern. Switch2Save hat das Ziel, elektro­chrome und thermo­chrome Systeme zu kombi­nieren und weiter­zu­entwickeln, um leichte, energie­effiziente Isolier­glas­einheiten zu reali­sieren, die für große Fenster und Glas­fassaden geeignet sind.

Ein erster Schritt im Rahmen des Projekts war die Entwicklung von Schalt­proto­kollen für die TC/EC-Zellen, um das Energie­spar­potenzial zu maxi­mieren und eine Schalt­strategie für die Isolier­glas­einheiten zu definieren. Diese Schalt­proto­kolle ermöglichen es, den Zustand einer Isolier­glas­einheit von hell nach dunkel zu steuern und dabei eine Reihe von gebäude­bezogenen Para­metern zu berück­sichtigen. Der optimale Zustand der Isolier­glas­einheit sollte sowohl den visuellen und thermischen Komfort als auch Energie­einsparungen gewähr­leisten.

Um die optimalen Schalt­proto­kolle zu definieren, entwickelten die Projekt­partner eine allgemeine Schalt­strategie für ein virtuelles Büro­gebäude mit drei Automati­sierungs­stufen: voll­auto­matischer, halb­auto­matischer und vor­defi­nierter Betrieb von Isolier­glas­einheiten. Die indikative Umsetzung der auto­matischen Schalt­strategie in den Switch2Save-Isolier­glas­einheiten in zwei verschiedenen Klima­zonen lässt auf ein variables Heiz-/Kühl-Energie­spar­potenzial zwischen zehn und siebzig Prozent im Vergleich zu typischen dreifach verglasten Fenstern mit Innen­beschattung schließen. Dieses Energie­spar­potenzial hängt nicht nur von der jeweiligen Klimazone ab, sondern auch von der Betriebs­weise, den Gebäude­eigen­schaften und dem Fenster-Wand-Verhältnis des jeweiligen Gebäudes.

Im nächsten Schritt werden die Proto­kolle in den beiden Demo-Gebäuden des Switch2Save-Projekts imple­men­tiert und in das jeweilige Gebäude­auto­mati­sierungs­system integriert. Dann wird man das Potenzial in den beiden repräsen­tativen Gebäuden demon­strieren – dem zweit­größten Kranken­haus Griechen­lands in Athen und einem Büro­gebäude in Uppsala, Schweden. Dort wird das Switch2Save-Konsortium fünfzig Fenster und zwei­hundert Quadrat­meter Glas­fassaden­fläche durch die neuen Isolier­glas­einheiten ersetzen und einen voll­ständigen Vorher-Nachher-Vergleich des Energie­bedarfs für einen Jahres­zyklus in beiden Gebäuden durch­führen. Die Ergebnisse werden die flächen­deckende Einführung von smarten Glas­techno­logien beschleunigen und das europäische Ziel eines CO2-neutralen Gebäude­bestandes in der EU bis 2050 maßgeblich unter­stützen.

Fh.-FEP / RK

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