Wissenschaftler der Nanyang Technological University (NTU) in Singapur haben ein neues Flüssigkeitsfenster entwickelt, welches die Sonneneinstrahlung blockiert, um die solare Transmission zu regulieren, und das gleichzeitig die Wärme abfängt, die bei Tag und Nacht in den Raum abgegeben wird. Dank einer in den SZR integrierten Flüssigkeit auf Hydrogelbasis senkt das Paneel den Energieverbrauch für Heizung, Lüftung und Klimatisierung in Gebäuden im Vergleich zu herkömmlichen Glasfenstern um bis zu 45 Prozent. Zudem ist es laut den Forschern günstiger in der Herstellung und um 30 Prozent energieeffizienter als handelsübliches Isolierglas.
Mischung aus Hydrogel und WasserHerkömmliche energiesparende Fenster mit niedrigem Emissionsgrad werden mit hochwertigen Beschichtungen versehen, die den Durchgang von Infrarotlicht in ein Gebäude oder aus einem Gebäude heraus reduzieren und so dazu beitragen, den Heiz- und Kühlbedarf zu senken. Sie regulieren jedoch nicht das sichtbare Licht, das als Hauptbestandteil des Sonnenlichts für die Erwärmung von Gebäuden verantwortlich ist. Um diese Hürden zu überwinden, wandten sich die NTU-Forscher dem Medium Wasser zu. Sie stellten eine Mischung aus Mikro-Hydrogel, Wasser und Stabilisator her und fanden heraus, dass diese aufgrund der Fähigkeit, auf eine Temperaturveränderung zu reagieren, den Energieverbrauch in verschiedenen Klimazonen wirksam reduziert. Das Hydrogel sorgt dafür, dass die Mischung bei Wärmeeinwirkung zur opaken Fläche wird und das Sonnenlicht blockt. Bei Abkühlung kehrt sie in ihren Klarzustand zurück.
Für Bürogebäude geeignet Gleichzeitig speichert das Wasser eine große Menge an Wärmeenergie, die während der Hitze am Tag nicht ins Gebäude gelangt. Die Wärme kühlt dann allmählich ab und wird nachts wieder abgegeben. „Die Flüssigkeit vereinfacht den Herstellungsprozess durch das Gießen der Mischung zwischen zwei Glasscheiben“, sagt Dr. Long Yi, Senior Lecturer an der School of Materials Science & Engineering. „Zudem verleiht sie dem Fenster eine hohe Gleichmäßigkeit, so dass es sich in jeder Form und Größe herstellen lässt.“ Die Innovation sei bestens für Bürogebäude geeignet.
Fenster reduziert den LärmAnhand von Freilandversuchen in Singapur ermittelten die Forscher, dass das Flüssigkeitsfenster während der heißesten Tageszeit (Mittag) eine niedrigere Temperatur (50 Grad Celsius) aufwies als ein normales Glasfenster (84 Grad Celsius). Weitere Tests belegten, dass der Raum, in dem das Flüssigkeitsfenster verbaut wurde, im Vergleich zu einem Raum mit einem normalen Glasfenster elf Prozent weniger Energie verbrauchte, um die gleiche Temperatur aufrechtzuerhalten.
Simulationen mit einem realen Gebäudemodell und Wetterdaten von vier Städten (Shanghai, Las Vegas, Riad und Singapur) zeigten, dass das intelligente Flüssigkeitsfenster im Vergleich zu herkömmlichen Fenstern sowie Fenstern mit niedrigem Emissionsgrad in allen vier Städten die beste Energieeinsparungsleistung aufwies. Schallschutztests ergaben zudem, dass die Neuentwicklung den Lärm um 15 Prozent wirksamer reduziert als doppelt verglaste Fenster. „Schallschluckende Doppelglasfenster bestehen aus zwei Scheiben, die durch einen Luftspalt voneinander getrennt sind. Unser Fenster ist ähnlich konstruiert, aber anstelle von Luft füllen wir den Spalt mit der Hydrogel-basierten Flüssigkeit, welche die Schalldämmung erhöht und damit derzeitigen Energiesparfenstern überlegen ist“, verspricht Wang Shancheng, Projektleiter an der School of Materials Science & Engineering.
Suche nach Industriepartnern Das Forschungsteam ist derzeit auf der Suche nach Industriepartnern, um das intelligente Fenster zu kommerzialisieren. „Wir streben eine Kooperation an, um weitere Tests vornehmen zu können und das Produkt in naher Zukunft auf den Markt zu bringen“, ergänzt der Forscher.