Elektrochromes Glas

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Elektrochromes Glas – Sonnenschutz für den Wintergarten?

Transparenz ist das wichtigste Merkmal eines Wintergartens – mit einem unverstellten Blick in die Welt hinaus, möchten Besitzer die hellen und lichtdurchfluteten Räume das ganze Jahr über genießen. Unschöner Nebeneffekt: Wenn im Sommer die Sonne heiß vom Himmel brennt, heizt sich der Wintergarten schon in den Morgenstunden unangenehm auf. Dann gibt es nur zwei Möglichkeiten: Entweder muss der Wintergarten mit lichtundurchlässigen Jalousien abgedunkelt werden oder eine installierte Klimaanlage muss in den Sommermonaten auf angenehme Temperaturen herunterkühlen. Beide Varianten sind allerdings nur bedingt attraktiv. Seit neustem steht nun aber auch eine dritte Alternative im Raum: elektrochromes Glas. Dieses Funktionsglas verdunkelt sich unter dem Einfluss von elektrischem Strom, bleibt aber dennoch transparent. –Revolution für die Verglasung im Wintergarten oder überflüssige Investition? Nachfolgend werden die Funktionsweise von elektrochromem Glas sowie die verschiedenen Vor- und Nachteile erläutert.

Wintergarten © Roland Spiegler, fotolia.com
Wintergarten © Roland Spiegler, fotolia.com

Vorüberlegung: Wärmedämmung von Glas

Da ein Wintergarten per se zu großen Teilen aus Glas besteht, hat dieses auf die energetische Bilanz einen entscheidenden Einfluss. Das gilt sowohl im Winter wie auch im Sommer. Glas bringt immer eine bestimmte Wärmeübertragung mit sich. Das bedeutet, dass Wärme von innen nach außen sowie auch von außen nach innen durch das Glas dringen kann. Im Winter drohen hierdurch große Wärmeverluste, während sich der Wintergarten in den Sommermonaten unangenehm aufheizt. Berechnet wird diese Wärmeübertragung mithilfe des sogenannten Wärmedurchgangskoeffizienten. Dieser Wert wird auch als U-Wert bezeichnet (frühere Bezeichnung: k-Wert). Die nachfolgende Tabelle zeigt beispielhaft auf, wie sich die U-Werte unterschiedlicher Glasarten sowie anderer Materialien voneinander unterscheiden. Wichtig: Je niedriger der U-Wert, umso besser die Wärmedämmeigenschaften des jeweiligen Materials:

Material

U-Wert

Acrylglas

ca. 5,3

Einfachverglasung

ca. 5,9

Doppelverglasung

ca. 3,0

Isolierverglasung

ca. 2,8 – 3,0

Wärmeschutzverglasung

ca. 1,3

Tabelle 1: Übersicht Wärmedurchgangskoeffizient bei unterschiedlichen Glastypen

Wichtig ist bei Berechnung und Bewertung des U-Werts nicht nur die Glasbeschaffenheit als solche, sondern auch die Dicke des jeweiligen Körpers. Bei der obig aufgeführten Tabelle wurden übliche Standardmaße berücksichtigt.

Elektrochromes Glas – Funktionsweise und Wirkung

Die sogenannte Elektrochemie, die weltweit bereits seit den 1950er Jahren bekannt ist, steckt hinter der Entwicklung von elektrochromem Glas. Hierbei steht der Vorgang im Mittelpunkt, bei dem ein Material nach der Zugabe von Strom seine Farbe ändert. Dabei kommt es vor allem auf einen gewissen Verdunkelungseffekt an, ohne dass das Glas seine Transparenz einbüßt. Bislang wurde diese Technik vorwiegend bei kleineren Bauteilen in Luxusautos und anderen streng limitierten Einsatzbereichen getestet. Große Fensterscheiben oder gar die komplette Verglasung eines Wintergartens galten lange als Zukunftsmusik. Nach zahlreichen Patenten und technischen Neuerungen wird es nun aber möglich immer großflächigere Fensterscheiben aus elektrochromem Glas herzustellen. Das zugrundeliegende Prinzip ist dabei eigentlich relativ simpel zu erklären.

Elektrochromes Glas besteht aus mehreren Schichten nach dem Sandwich-Prinzip: Innenliegend befindet sich eine Innenscheibe mit klassischer Wärmedämmbeschichtung. Je nach konkretem Einsatzzweck kann diese auch aus Verbund- bzw. Sicherheitsglas bestehen. Darauf folgt ein Scheibenzwischenraum, der für gewöhnlich mit Edelgas gefüllt ist. Dieser Zwischenraum bringt einen weiteren isolierenden Effekt mit sich. Danach folgt an der Außenwand der sogenannte elektrochrome Verbund.

Hierbei handelt es sich um zwei weitere Glasschichten, die jeweils auf der Innenseite mit einer spezifischen Beschichtung versehen sind. Diese Beschichtung kann sowohl Ionen aufnehmen als auch abgeben. Im Zwischenraum wird eine leitfähige Polymerfolie eingesetzt, die als Ionenleiter fungiert. Weiterer wichtiger Bestandteil der Konstruktion: Elektroden, die an den beiden Innenseiten des Verbunds angebracht sind. Wenn nun mithilfe der Elektroden Spannung erzeugt wird, versetzen sich die Ionen in Bewegung und erzeugen eine Blaufärbung des Glases. Diese Blaufärbung wiederum hat einen entscheidend positiven Einfluss auf die Licht- und Wärmedurchlässigkeit des Glases. Das Wichtigste hierbei: Die Wärme- und Lichtdurchlässigkeit der Verglasung wird verändert, ohne dass die Transparenz des Glases getrübt wird. Es tritt lediglich eine farbliche Veränderung ein.

Fensterfront © Konstantin Yuganov, fotolia.com
Fensterfront © Konstantin Yuganov, fotolia.com
Info: Um den elektrochromen Effekt auszulösen, genügt eine minimale Spannung von nur 3 Volt. Der Effekt breitet sich innerhalb weniger Sekunden aus. Je nach Größe des Glases kann es bis zur vollständigen Farbveränderung auch einige Minuten dauern. Nachdem die Färbung eingetreten ist, ist die Zufuhr von Strom nicht weiter notwendig. Der Effekt kehrt sich erst nach neuerlicher Stromzufuhr wieder um.

Die Vorteile elektrochromen Glases im Wintergarten

Die Vorteile von einer Verglasung mit elektrochromem Glas liegen eigentlich auf der Hand: Durch die verringerte Licht- und Wärmedurchlässigkeit verändert sich der U-Wert des Glases im Sommer deutlich. Je nach Glashersteller und Aufbau (es ist möglich den elektrochromen Verbund als Zweifach- oder Dreifach-Aufbau zu konstruieren) sind maximale U-Werte von 0,5 zu erreichen. Das bringt im Vergleich zu bisher verwendeten Glasarten eine deutliche Verbesserung mit sich. Neben der Wärmedurchlässigkeit verändert sich auch die Lichtdurchlässigkeit. Hierbei sinken die Werte, die in TL gemessen werden, auf maximal 14 bzw. 15 im verdunkelten Zustand. Auch die UV-Durchlässigkeit wird stark gesenkt.

Elektrochromes Glas, kann je nach Ausführung und Hersteller in unterschiedlichen Abstufungen aktiv werden. Sogar im nicht aktivierten Zustand erfüllt es dabei eine Funktion, denn bei geringer Sonneneinstrahlung wird eine maximale Lichttransmission gewährleistet. Das bedeutet, dass beispielsweise an kalten Wintertagen, an denen die Sonne nur beschränkt zwischen den Wolken hervorschaut, trotzdem ein möglichst hoher Lichtanteil durch die Verglasung ins Innere des Wintergartens tritt.

Die elektrochrome Verglasung hat dementsprechend einen unmittelbaren Einfluss auf den Energiehaushalt des Wintergartens: Im Winter kann selbst minimale Sonneneinstrahlung genutzt werden, um den Wintergarten zu erleuchten und zu erwärmen. Dadurch werden Energie- und Heizkosten gesenkt. Auf der anderen Seite wird im Sommer einer zu starken Wärmeentwicklung entgegengewirkt. Gleichzeitig wird auch die Intensität des Lichteinfalls reduziert. So wird die Aufheizung des Wintergartens verhindert, was seine Nutzung attraktiver werden lässt bzw. Energiekosten für eine Klimaanlage einspart. Die wesentlichen Vorteile werden in der folgenden Auflistung noch einmal übersichtlich zusammengefasst:

  • UV-Durchlässigkeit sinkt
  • Lichtdurchlässigkeit regulierbar
  • Wärmedämmung regulierbar
  • kein Verlust von Transparenz
  • Jalousien oder Rollläden können vermieden werden
  • unterschiedliche Abstufungen des Effekts möglich
Tipp: Elektrochromes Glas kann entweder per Hand über eine Fernsteuerung kontrolliert oder aber auch an Sensoren gekoppelt werden. In diesem Fall erfolgt eine automatische Regulierung der Farbveränderung. Auch wenn Wintergartenbesitzer beispielsweise tagsüber unterwegs sind, können sie am Abend dennoch den Aufenthalt in einem gut temperierten Wintergarten genießen.

Die Nachteile elektrochromen Glases im Wintergarten

Auch wenn die wesentlichen Aspekte der Elektrochemie bereits seit längerem bekannt sind, ist elektrochromes Glas bislang noch eine relativ neue Entwicklung. Erst vor kurzem sind die ersten großflächigen Glasscheiben produziert worden. Bislang stehen die verschiedenen Hersteller gerade bei der Produktion von großen Scheiben noch diversen Herausforderungen gegenüber. Das hat für den Verbraucher vor allem einen deutlichen Einfluss auf den Preis: Elektrochromes Glas ist als besonders teures Funktionsglas bekannt, wenn auch die Effizienz den finanziellen Mehraufwand rechtfertigen kann. Darüber hinaus sind bislang nur wenige Hersteller und Vertriebspartner zu finden, die elektrochromes Glas an den Mann oder die Frau bringen. Eine umfassende Beratung durch den Fachmann sollte demnach am besten schon vor Beginn der konkreten Planungsphase eines Wintergartens erfolgen. Dieser kann ganz konkret aufzeigen, welche Möglichkeiten durchführbar und wo der Technik auf dem jetzigen Stand bislang noch Grenzen gesetzt sind.

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