Hausbesitzer lieben Fenster – das Licht, das sie bringen, die Ansichten, die sie einrahmen, das Gefühl, das sie ihren Häusern verleihen. Energieexperten hassen Fenster – die Wärme, die sie bringen, die Wärme, die sie entziehen, den zusätzlichen Energieverbrauch, den sie verursachen. Der Wettlauf um die Entwicklung einer Technologie, die es Hausbesitzern ermöglicht, Fenster an beliebiger Stelle zu platzieren, ohne Angst vor explodierenden Energiekosten zu haben, ist im Gange.
Low-e-Beschichtungen
Die Fenster wurden im Laufe der Jahre immer weiter verbessert, zunächst mit Isolierglaseinheiten, die eine Luftpufferzone zwischen zwei Glasscheiben bereitstellten, um den Wärmeverlust von Einzelscheibeneinheiten bei kaltem Wetter zu reduzieren. Die Verbesserungen wurden mit dem Aufkommen von Beschichtungen mit niedrigem e oder niedrigem Emissionsvermögen fortgesetzt. Diese mikrodünnen Metallic-Beschichtungen reflektieren Wärme und senden sie dorthin zurück, wo sie hergekommen ist. Low-e-Beschichtungen verbessern die thermische Qualität von Isolierglaseinheiten erheblich und helfen, Häuser im Winter wärmer und im Sommer kühler zu halten. Das Hinzufügen von Argon- oder Kryptongasfüllung zwischen diesen beschichteten Scheiben trägt zu den isolierenden Eigenschaften der Fenstereinheit bei.
Am oberen Ende der verfügbaren Fenstertechnologie stehen spektral selektive Beschichtungen. Die Beschichtungen werden auf die Glasscheiben aufgetragen, um die Wärmeentwicklung zu reduzieren, indem ausgewählte Strahlen daran gehindert werden, in das Haus einzudringen. Diese Verbesserung des Low-E-beschichteten Glases trägt dazu bei, den Wärmeverlust von innen und den Wärmegewinn von außen weiter zu reduzieren. Es dient auch dazu, Möbel und Stoffe im Inneren vor dem Ausbleichen durch die Sonne zu schützen. Bei gasgefülltem, spektral selektiv beschichtetem Glas in einem gut konstruierten Isolierglas kann der R-Wert eines Fensters dem einer gut gedämmten Wand nahe kommen. Abgesehen davon, dass die Jalousien oder Markisen gezogen werden, fordert die pralle Sonne jedoch alle Fenster heraus und verursacht solare Wärmegewinne, die jedes Energiebudget beeinträchtigen können.
Neue Fenstertechnologie
Unternehmen forschen derzeit an Technologien, die es ermöglichen, dass maximales sichtbares Licht in das Haus eindringt und gleichzeitig die Strahlen blockiert, die zu einem Wärmestau im Haus führen. Betreten Sie schaltbare Fenster, die auf Knopfdruck reagieren, um den Wohnraum zu verdunkeln, aufzuhellen oder die Sonne fast vollständig zu blockieren. Es gibt bereits Technologien, um schaltbares Sichtschutzglas (SPG) in Häuser zu bringen, aber diese Fenster blockieren nicht den Wärmegewinn oder das Eindringen von ultraviolettem (UV) Licht. SPG wechselt beim Umschalten von klar zu milchig weiß, wodurch Licht in den Innenraum gelangt, während die Sicht von außen versperrt ist. Marvin Windows brachte diese Technologie auf den Wohnungsmarkt, musste sie jedoch aufgrund von Qualitätsproblemen aufgeben.
Der Preis besteht darin, ein schaltbares getöntes Fenster zu entdecken, das auf Licht- und Wärmegewinn reagiert, indem es Strahlen absorbiert und gleichzeitig Licht durchlässt. Das einzige Problem ist, dass eine solche Technologie eine Reihe von Hürden überwinden muss, bevor sie auf den Markt kommt. Viele Unternehmen konkurrieren um die Entwicklung einer elektrochromen oder chemischen Fensterlösung, die Fenster auf Knopfdruck oder durch einen automatischen Sensor verdunkeln und aufhellen kann.
Ein besseres Fenster bauen
Drei wichtige Stolpersteine sind: Langlebigkeit, thermische Stabilität und Schaltsicherheit. Gentex Corporation, ein Unternehmen aus Zeeland, Michigan, das für seine elektrochromen Autospiegel bekannt ist, die sich automatisch verdunkeln und aufhellen, um Blendung zu beseitigen, durchläuft seine eigenen Tests für elektrochrome Fenster.
„Wir haben die Haltbarkeit erheblich gesteigert“, sagt Tom Guar, Vice President of Chemical Research bei Gentex. Dennoch muss das Ziel sein, ein Fenster zu produzieren, das 20 Jahre lang standhält. „Wenn man darüber nachdenkt, ist es eine ziemlich raue Umgebung“, sagt Guar über die Belastungen, die ein Fenster mit Wärmeabsorption aushalten muss. „Wenn Sie daran denken, dass Ihre Glasscheibe viel Licht und Wärme absorbiert, wird sie sehr heiß, vielleicht bricht das Glas sogar“, sagt er.
Hinzu kommt die Anfälligkeit für das Eindringen von Wasser, die ein Problem für alle Isolierglaseinheiten (IGUs) darstellt, und das Eindringen von Sauerstoff, und es gibt viel zu überwinden. Marvin bemühte sich, sicherzustellen, dass die Folie am Glas haftete und die Versiegelung ungestört blieb. Jedes zukünftige Produkt muss die gleichen Probleme lösen.
Sage Electrochromics, Faribault, Minn., Hersteller von SageGlass, hat eine elektrochrome Fenstertechnologie entwickelt, die alle vier Teststufen des Energieministeriums bestanden hat. Elektrochrome Beschichtungen ähneln Low-E-Beschichtungen darin, dass sie aus einer Reihe von anorganischen Schichten bestehen, die auf Glas aufgebracht werden. Eine Speicherschicht hält Lithium, um den Übergang mit Energie zu versorgen, während die elektrochrome Schicht von klar zu getönt zu dunkel wechselt. Die gesamte Reaktion wird durch ein elektronisches Signal ausgelöst, das von einem Schalter empfangen wird. Sage sucht nun eine Partnerschaft mit Glas- und Fensterherstellern, um ein Produkt zu entwickeln, das den Verbrauchern für den Heimgebrauch zur Verfügung steht.
Fenstereffizienz bezahlbar machen
„Ich finde ihre Technologie sehr gut“, gibt Guar zu. Aus seiner Sicht wird der Schlüssel jedoch darin bestehen, ein Fenster zu produzieren, 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, dieses Glas mit einem chemischen Film zu bedecken. „Das ist nicht einfach“, sagt Guar. Dennoch würde die richtige Partnerschaft das Glas Fensterunternehmen zur Verfügung stellen, die das Gefühl haben, diese Technologie zuverlässig abdichten zu können. Die Tatsache, dass Sage mit Honeywell zusammenarbeitet, um die Switching-Funktionalität bereitzustellen, gibt seinem Produkt einen großen Schub.
Zugegeben, es gibt Technologien, die fortschrittliche chemische Lösungen verwenden, um die Energieeffizienz zu verbessern. Heat Mirror von Southwall Technologies in Palo Alto, Kalifornien, ist ein ausgezeichnetes Produkt, das entwickelt wurde, um Glas vor Wärmeverlust und Wärmegewinn zu isolieren. Heat Mirror-Fenster haben eine isolierende, reflektierende Barriere, die zwischen den Glasscheiben aufgehängt ist. Es ist spektral selektiv und lässt sichtbares Licht ein, während es nahe Infrarotstrahlen blockiert, die Wärmestau verursachen. Es funktioniert wie eine dritte Dämmschicht und erhöht den R-Wert von Wänden mit Fenstern enorm. Aber während der R-Wert bei Heat Mirror-Fenstern außergewöhnlich ist, sind die Kosten für Isolierfenster dieses Kalibers sehr hoch. Und sie sind nicht umschaltbar.
Die meisten Experten sind sich einig, dass der Schlüssel zum Sieg im Wettbewerb um hocheffiziente Fenster die Entwicklung einer erschwinglichen Technologie ist, die in Massenproduktion hergestellt werden kann und für die Lebensdauer einer Standard-Fenstergarantie hält.
Für Verbraucher kann die elektrochrome Technologie die Fensterplatzierung und das Wohndesign revolutionieren und es Designern ermöglichen, Fenster an nach Westen gerichteten Fassaden zu platzieren, ohne die unglaubliche Belastung zu tragen, die eine pralle westliche Sonne auf die Klimaanlage stellt. Es kann auch bedeuten, für die herrliche Morgensonne zu entwerfen, die so viele Häuser derzeit meiden. Besser noch, da diese Technologie gerätegesteuert ist, kann sie sogar so programmiert werden, dass sie automatisch dunkler oder heller wird, sodass das Raumklima auch bei Abwesenheit des Hausbesitzers effektiv gesteuert werden kann.