LaWin

Im Vergleich zu Vorgängertechnologien haben dreifach verglaste Fenster eine deutlich verbesserte Energieeffizienz. Das LAWIN-Projekt zielt jedoch darauf ab, diese Leistung weiter zu verbessern, indem es einen neuartigen Ansatz verfolgt. Das Konsortium entwickelt Fenster, die durch eine aktive Gebäudehülle hocheffiziente Solarenergiegewinnung und Wärmeaustausch ermöglichen.

Im Wesentlichen wollen wir ein Gebäude in eine Flüssigkeitsschicht einhüllen und die Temperatur kontrollieren", sagt Professor Lothar Wondraczek vom Otto-Schott-Institut für Materialforschung (OSIM) der Universität Jena und Koordinator des Projekts.

Kern der Technologie ist strukturiertes Glas, in das mikrofluidische Kanäle eingeprägt sind, durch die eine funktionale Flüssigkeit zirkuliert. Die Flüssigkeit ermöglicht es, den Lichteinfall automatisch zu regulieren oder Außenwärme zu gewinnen, die dann zu einer Wärmepumpe transportiert wird. Der derzeitige Prototyp verwendet wässrige Lösungen, es könnte jedoch jede Flüssigkeit verwendet werden, die hohe Wärmeaustauscheigenschaften aufweist und eventuell weitere Funktionen wie Polychromatismus (bei dem die optischen Absorptionseigenschaften der Flüssigkeit von der Stärke der einfallenden Strahlung abhängen oder elektrisch eingestellt werden können) bietet.

Die großflächigen mikrofluidischen Fenster und Fassadenelemente von LAWIN basieren auf vier Arten neuer Materialien: kostengünstige dünne und starke Deckgläser, mikrostrukturierte Walzgläser von architektonischer Qualität, eine Glas-Glas-Verbindung mit mikrofluidischen Kanälen und eine Wärmespeicherflüssigkeit, die für Transparenz und/oder aktive Funktionen bei der Realisierung von Fassaden und Fenstern ausgelegt ist. Ziel des Projektkonsortiums ist es, die graue Energie und den CO2-Ausstoß von Fensterflächen nach viermonatiger Nutzung auf 0 zu reduzieren. LAWIN will außerdem die Wärmedämmwerte von Fensterflächen um mindestens 20 % verbessern und den Energieaufwand über den gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes um 10 % senken.

LAWIN erhofft sich mit den neuen Fenstern und Fassadenelementen einen schnellen Marktzugang und eine hohe Akzeptanz.

Das Wichtigste ist der großtechnische Produktionsprozess", sagt Professor Wondraczek. Die Integration der Technologie in das herkömmliche Verfahren zur Herstellung von dreifach verglasten Fenstern ist ein wichtiges Ziel.

Um die Technologie wirklich zu testen, plant LAWIN, den endgültigen Prototyp in einer halbindustriellen Anlage zu produzieren. Doch zunächst müssen die LAWIN-Forscher ein Hindernis überwinden.

Um Mikrokanäle von einem Millimeter Breite in Glas zu prägen und das Glas dann auf eine andere, etwa 1 mm dünne Glasscheibe zu laminieren, muss das Glas extrem flach sein. Derzeit sind Glasscheiben, die im so genannten Walzverfahren hergestellt werden, jedoch von Natur aus wellig. Die Mitglieder des Konsortiums überwinden diese Herausforderung, indem sie neue Verarbeitungsanlagen entwickeln und den Produktionsprozess anpassen. Das Ergebnis wird ein hochwertigeres, sehr flaches Glas sein, das auch für Sicherheitsfenster oder andere hochwertige Anwendungen verwendet werden könnte.

Eine große Herausforderung besteht darin, die Fenster zu sehr geringen Kosten in einem großen Format anzubieten", sagt Professor Wondraczek. Der derzeitige Demonstrationsprototyp hat eine Größe von 0,25 – 0,5 m², aber das Projekt zielt auf eine Endversion von 2 m² ab. Der aktuelle Prototyp wird 2017 in Modellgebäuden in Nord- und Südeuropa installiert, um unterschiedliche klimatische Bedingungen zu berücksichtigen, und die tatsächlichen Ergebnisse werden mit Simulationsmodellen verglichen. Die Ergebnisse der Tests und der Simulationen werden dann zur Validierung und Optimierung von Parametern wie der Durchflussmenge der Flüssigkeit, der Größe der Kanäle und des Drucks der Flüssigkeit in den Kanälen verwendet. Diese werden in die 2 m²-Endversion einfließen. Darüber hinaus werden die Ergebnisse in Modelle integriert, die für die Planung von Gebäuden verwendet werden.

Das Konsortium schätzt, dass die High-End-Fenster 2,5 Mal so viel kosten werden wie moderne dreifach verglaste Fenster, dass der höhere Preis jedoch teilweise durch Energieeinsparungen sowie durch fortschrittliche funktionelle oder ästhetische Merkmale ausgeglichen wird.

(Text auf der Grundlage von CORDIS - Europäische KommissionExterner Link)