Türen & Fenster

Erstellen eines intelligenteren und effizienteren Fensters


Hausbesitzer lieben Fenster - das Licht, das sie bringen, die Aussicht, die sie einrahmen, das Gefühl, das sie den Häusern geben. Energieexperten hassen Fenster - die Wärme, die sie bringen, die Wärme, die sie abführen, den zusätzlichen Energieverbrauch, den sie verursachen. Im Rennen geht es darum, die Technologie zu entwickeln, mit der Hausbesitzer Fenster an jedem beliebigen Ort platzieren können, ohne die steigenden Energiekosten fürchten zu müssen.

Low-E-Beschichtungen
Die Fenster wurden im Laufe der Jahre weiter verbessert, zunächst mit Isolierglaseinheiten, die eine Pufferzone für Luft zwischen zwei Glasscheiben bildeten, um den Wärmeverlust von Einzelscheibeneinheiten bei kaltem Wetter zu verringern. Die Verbesserungen wurden mit dem Aufkommen von Beschichtungen mit niedrigem E- oder niedrigem Emissionsvermögen fortgesetzt. Diese mikroverdünnten Metallic-Beschichtungen reflektieren die Wärme und leiten sie dorthin zurück, woher sie stammt. Low-E-Beschichtungen verbessern die thermische Qualität von Isolierglaseinheiten erheblich und tragen dazu bei, dass Häuser im Winter wärmer und im Sommer kühler bleiben. Das Hinzufügen einer Argon- oder Kryptongasfüllung zwischen diesen beschichteten Scheiben trägt zu den Isoliereigenschaften der Fenstereinheit bei.

Am oberen Ende der verfügbaren Fenstertechnologie stehen spektral selektive Beschichtungen. Die Beschichtungen werden auf die Glasscheiben aufgebracht, um den Wärmegewinn zu verringern, indem ausgewählte Strahlen daran gehindert werden, in die Wohnung zu gelangen. Diese Verbesserung von Low-E-beschichtetem Glas trägt dazu bei, den Wärmeverlust von innen und den Wärmegewinn von außen weiter zu reduzieren. Es dient auch zum Schutz von Möbeln und Stoffen vor Sonnenbleiche. Mit gasgefülltem, spektral selektiv beschichtetem Glas in einer gut konstruierten Isolierglaseinheit kann sich der R-Wert eines Fensters dem einer gut isolierten Wand annähern. Wenn die Sonnenschutz- oder Markisentafeln nicht aufgezogen werden, fordert die Sonne alle Fenster heraus und führt zu einem solaren Wärmegewinn, der jedes Energiebudget gefährden kann.

Neue Fenstertechnologie
Unternehmen forschen derzeit an Technologien, die es ermöglichen, dass maximal sichtbares Licht in das Haus eindringt und gleichzeitig die Strahlen blockiert, die einen Wärmestau im Haus verursachen. Betreten Sie schaltbare Fenster, die mit einem Druck auf den Schalter das Eindringen der Sonne in den Wohnraum verdunkeln, aufhellen oder fast vollständig blockieren. Es gibt bereits eine Technologie, mit der schaltbares Sichtschutzglas (SPG) in Wohnungen gebracht werden kann. Diese Fenster blockieren jedoch weder die Wärmezunahme noch das Eindringen von ultraviolettem Licht (UV). Das SPG wechselt beim Umschalten von klar zu milchig weiß, wodurch Licht in den Innenraum gelangt, während die Sicht nach außen verstellt ist. Marvin Windows brachte diese Technologie auf den Wohnungsmarkt, musste sie jedoch aufgrund von Qualitätsproblemen aufgeben.

Der Preis wird darin bestehen, ein schaltbares getöntes Fenster zu entdecken, das auf Licht- und Wärmegewinn reagiert, indem es Strahlen absorbiert und gleichzeitig das Licht durchdringt. Das einzige Problem ist, dass eine solche Technologie eine Reihe von Hürden überwinden muss, bevor sie auf den Markt kommt. Viele Unternehmen stehen im Wettbewerb um die Entwicklung einer elektrochromen oder chemischen Fensterlösung, mit der Fenster auf Knopfdruck oder durch einen automatischen Sensor abgedunkelt und aufgehellt werden können.

Ein besseres Fenster bauen
Die wichtigsten Stolpersteine ​​sind dreifach: Haltbarkeit, thermische Stabilität und Zuverlässigkeit beim Schalten. Gentex Corporation, ein Unternehmen aus Zeeland, Michigan, das für seine elektrochromen Autospiegel bekannt ist, die sich automatisch abdunkeln und aufhellen, um Blendung zu vermeiden, führt derzeit eigene Tests für elektrochrome Fenster durch.

„Wir haben die Haltbarkeit deutlich erhöht“, sagt Tom Guar, Vizepräsident für chemische Forschung bei Gentex. Dennoch muss das Ziel sein, ein Fenster zu produzieren, das 20 Jahre standhält. "Wenn man darüber nachdenkt, ist es eine ziemlich harte Umgebung", sagt Guar über die Belastungen, die ein Fenster, das Wärme absorbieren soll, aushalten muss. „Wenn Sie daran denken, dass Ihre Glasscheibe viel Licht und Wärme absorbiert, wird sie sehr heiß und kann möglicherweise sogar das Glas zerbrechen“, sagt er.

Hinzu kommt die Gefahr des Eindringens von Wasser, die für alle Isolierglaseinheiten (IGUs) ein Problem darstellt, und des Eindringens von Sauerstoff, und es gibt viel zu überwinden. Marvin bemühte sich sicherzustellen, dass der Film am Glas haftete und die Versiegelung ungestört blieb. Jedes zukünftige Produkt muss dieselben Probleme lösen.

Sage Electrochromics, Hersteller von SageGlass in Faribault, Minnesota, hat eine elektrochrome Fenstertechnologie entwickelt, die alle vier Teststufen des Energieministeriums bestanden hat. Elektrochrome Beschichtungen ähneln insofern Low-E-Beschichtungen, als sie aus einer Reihe anorganischer Schichten bestehen, die auf Glas aufgebracht sind. Eine Speicherschicht enthält Lithium, um den Übergang zu ermöglichen, während die elektrochrome Schicht von klar über getönt nach dunkel wechselt. Die gesamte Reaktion wird durch ein elektronisches Signal ausgelöst, das von einem Schalter empfangen wird. Sage ist nun bestrebt, mit Glas- und Fensterherstellern eine Partnerschaft einzugehen, um ein Produkt zu schaffen, das den Verbrauchern für den Heimgebrauch zur Verfügung steht.

Erschwingliche Fenstereffizienz
"Ich denke, ihre Technologie ist sehr gut", gibt Guar zu. Aus seiner Sicht wird es jedoch darauf ankommen, ein Fenster herzustellen, das erschwinglich, zuverlässig und langlebig ist. Die Auswirkungen auf die Herstellung sind enorm, sagt er. „Der Umgang mit großen Glasscheiben ist nicht trivial“, sagt Guar. Noch schwieriger ist es, das Glas mit einem chemischen Film zu bedecken. "Es ist keine einfache Sache", sagt Guar. Dennoch würde die richtige Partnerschaft das Glas Fensterfirmen zur Verfügung stellen, die der Ansicht sind, dass sie ein zuverlässiges Siegel für diese Technologie darstellen könnten. Die Tatsache, dass Sage mit Honeywell zusammenarbeitet, um die Schaltfunktionen bereitzustellen, verleiht dem Produkt einen enormen Schub.

Zugegeben, es gibt Technologien, die fortschrittliche chemische Lösungen für die Energieeffizienz einsetzen. Heat Mirror von Southwall Technologies in Palo Alto, Kalifornien, ist ein hervorragendes Produkt, das entwickelt wurde, um Glas vor Wärmeverlust und Wärmegewinn zu isolieren. Wärmespiegelfenster haben eine isolierende reflektierende Barriere, die zwischen den Glasscheiben aufgehängt ist. Es ist spektral selektiv und lässt sichtbares Licht eindringen, während es nahe Infrarotstrahlen blockiert, die einen Wärmestau verursachen. Es wirkt wie eine dritte Dämmschicht und erhöht den R-Wert von Wänden mit Fenstern erheblich. Obwohl der R-Wert bei Wärmespiegelfenstern außergewöhnlich ist, sind die Kosten für die Isolierung von Fenstern dieses Kalibers sehr hoch. Und sie sind nicht umschaltbar.

Die meisten Experten sind sich einig, dass die Entwicklung einer erschwinglichen Technologie der Schlüssel zum Gewinn des Rennens mit hocheffizienten Fenstern ist, die in Serie hergestellt werden kann und eine lebenslange Garantie für Standardfenster bietet.

Für Verbraucher kann die elektrochrome Technologie die Platzierung von Fenstern und das Wohndesign revolutionieren. So können Designer Fenster an nach Westen ausgerichteten Fassaden anbringen, ohne die enorme Belastung zu tragen, die die westliche Sonne der Klimaanlage auferlegt. Es kann auch bedeuten, für die herrliche Morgensonne zu entwerfen, die derzeit so viele Häuser meiden. Da diese Technologie gerätegesteuert ist, kann sie sogar so programmiert werden, dass sie automatisch verdunkelt oder aufhellt, sodass das Raumklima auch bei Abwesenheit des Hausbesitzers wirksam gesteuert werden kann.

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