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Smart Windows 2.0: Fenster mit hohem IQ

Quelle: Fotolia.com, Heiko Küverling

Embedded-Nanokristalle ermöglichen eine selektive Kontrolle über sichtbares Licht und wärmeerzeugendes Nah-Infrarot-Licht.

Bereits jetzt existieren mehrere Wege, die Lichtdurchlässigkeit von Gläsern zu manipulieren: mittels Wärme in "thermochromen", elektrischer Energie in "elektrochromen" und Licht in "photochromen" Scheiben.

Das neue Glas kann laut Delia Milliron, Professor für Chemieingenieurwesen an der Universität von Texas, es wahlweise verhindern, dass sichtbares und unsichtbares Licht Wärme erzeugen kann.

Die Technologie basiert auf einem elektrochromen Effekt, bei dem ein kleiner Stromstoß das Material zwischen NIR-Senden und NIR-Blockierzuständen umschaltet. Die neueste Studie geht aber noch einen Schritt weiter: sie ermöglicht eine unabhängige Kontrolle über sichtbares und NIR-Licht.

Eine unabhängige Kontrolle über NIR-Licht bedeutet, dass die natürliche Beleuchtung in Innenräumen ohne die unerwünschte Wärmezunahme möglich ist. Das Glas kann von einem vollständig transparenten Modus auf eine dunklen Modus je nach Bedarf umgeschaltet werden.

"In den USA werden etwa ein Viertel unseres gesamten Energieverbrauches für Beleuchtung, Heizung und Kühlung unserer Gebäude verbraucht", sagt Delia Milliron. Somit kann das neue Smart-Window einen großen Einfluss auf die Energieeffizienz von Gebäuden haben."

Klimaanlagen werden überflüssig und die Nutzung künstlicher Beleuchtung wird reduziert. Und das spart viel Energie.

Im Zentrum der Technologie steht ein neues 'Design' des elektrochromen Materials, welches aus Nanokristallen (Indium-Zinnoxid) besteht und in einer glasartigen Matrix aus Nioboxid eingebettet ist. Das daraus resultierende Verbundmaterial kombiniert zwei unterschiedliche Funktionalitäten: die Kontrolle über sichtbares Licht und die Kontrolle über NIR. Der Schlüssel ist die strukturelle Neuordnung in der Glasmatrix.

"Aus der Material-Design-Perspektive, haben wir gezeigt, dass es möglich ist, sehr unterschiedliche Materialien zu kombinieren, um neue Eigenschaften zu erhalten“, so Milliron.

Der "Nano-Verbundwerkstoff" kann bis zu 90 Prozent des Nah-Infrarot-Lichtes und 80 Prozent des sichtbaren Lichts blockieren. Zusätzlich hat er die Eigenschaft zu kühlen. Die Nano-Kristalle ermöglichen den Wechsel des Glasmaterial-Modus in nur wenigen Minuten, erheblich schneller als alle derzeit bekannten kommerziellen elektrochromen Glasmaterialien.

Technisch arbeitet das Fenster ähnlich einer wiederaufladbaren Batterie. Ausgangspunkt ist ein transparenter, heller Zustand. Wird eine bestimmte Spannung angelegt (etwa durch Umlegen eines Schalters), werden die Nanokristalle geladen, was sie nahinfrarotes Licht absorbieren lässt. Steht das Fenster noch etwas länger unter Spannung, wird das Glas geladen, was wiederum die Verdunkelung auslöst. Eine Entladung bringt das Smart Window auf den durchsichtigen Zustand zurück.

Die Herstellungsweise des Smart Window nennt sich 'Heliotrop Technologies', dessen Ansatz völlig anders ist, als der bisherige Standard elektrochromer Glashersteller. Traditionelle Herstellungsverfahren setzen auf energieintensive Prozesse, während 'Heliotrope Technologies' auf einer Glas-Dünnfilm-Beschichtungslösung basiert und erheblich weniger Energie benötigt.

"Wir freuen uns sehr über die Kombination einer einzigartigen optischen Funktion verbunden mit niedrigen Kosten und einer umweltfreundlichen Verfahrenstechnik", so Milliron. Dieses macht das Smart Window-Konzept zu einer vielversprechenden Wettbewerbs Technologie".

Die Markteinführung wird voraussichtlich im Jahr 2017 erfolgen. Angaben zu Preisen liegen noch nicht vor.

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shopwelt.de - Team | 20.08.2015
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