Verschattung auf Knopfdruck

Neben energieintensiven Industriezweigen gehört der Gebäude­sektor – vom Ein­familien­haus über Pro­duk­tions- und Lager­hallen bis zu kommer­ziell genutzten Gebäuden – zu den größten Schad­stoff­emit­tenten. Rund vierzig Prozent des Energie­bedarfs sind inner­halb der EU auf das Heizen, Kühlen, Belüften und Beleuchten von Gebäuden zurück­zu­führen. Diesem Problem widmet sich das an Uni Jena beheima­tete Forschungs­projekt „Large-Area Fluidic Windows“, kurz LaWin. Das Forscher­team präsen­tiert jetzt den Proto­typen eines schalt­baren Fensters, das sich auf Knopf­druck selbst ver­schatten und zur solar­ther­mischen Wärme­gewin­nung nutzen lassen kann.

„Kernthema unseres Projekts ist die Nutzung von Flüssig­keiten in Gebäude­hüllen, zum Beispiel als Wärme­träger oder um zusätz­liche Funkti­onen in Fenster und Fassaden zu inte­grieren“, erläutert Lothar Wondra­czek, Koordi­nator des Projekts. „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 neuen Prototypen wird die Flüssigkeit mit kleinen 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.“ 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 in 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 Wondra­czek hervor. Hierfür sei die Ent­wick­lung ent­spre­chender groß­forma­tiger Glas­bau­teile zu möglichst niedrigen Kosten der Schlüssel. 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 etwa zwei­hundert Quadrat­metern demon­strieren.

FSU / RK