Forschungsprojekt - Vergleichende Untersuchungen zum Gesamtenergiedurchlassgrad von Fenstern

Vergleichende Untersuchungen zum Gesamtenergiedurchlassgrad von Einfach- und Verbundfenstern mit integrierten Sonnenschutzvorrichtungen


Ausgangssituation

Das Konzept zur Bestimmung der Gesamtenergiedurchlaßgrade basiert auf einer Kombination von in situ und Laborversuchen. Die in situ Versuche dienen dabei dem Vergleich der Eigenschaften unter realen Bedingungen. Die Laborversuche ergänzen diese Messungen, z. B. bei stark streuenden oder lichtlenkenden Eigenschaften der Sonnenschutzvorrichtungen.

Zielsetzung

Ziel der Untersuchung war eine praxisnahe Bewertung von Sonnenschutzvorrichtungen in Verbindung mit modernen Fenstern. Dazu wurden verschiedene Kombinationen von Innen- und Außenverglasungen mit Sonnenschutzelementen bezüglich des Gesamtenergiedurchlaßgrades untersucht.

Vorgehensweise

Für die untersuchten Systemaufbauten wurden die Gesamtenergiedurchlaßgrade nach 3 unterschiedlichen Methoden bestimmt:
  • Bestimmung in Anlehnung an DIN 67507
  • Bestimmung nach CEN Document „Solar energy and light transmittance of solar protection devices combined with glazing" der ad-hoc Arbeitsgruppe TC 89 WG7
  • Bestimmung aus in situ Versuchen

In der in situ Untersuchung wurde die Temperaturverteilung innerhalb der Systemaufbauten ermittelt.

Aus den Untersuchungen konnten im Hinblick auf den Gesamtenergiedurchlaßgrad für die untersuchten Systeme folgende Sachverhalte festgestellt werden:
  • Zur Charakterisierung des Systems Verglasung plus Sonnenschutz sollte ein Systemkennwert gtotal ermittelt werden. Auf die Verwendung von z-Werten sollte so weit wie möglich verzichtet werden.
  • Für innen- und außenliegenden Sonnenschutz ist eine gute Übereinstimmung der ermittelten gtotal-Werte bei den unterschiedlichen Verfahren vorhanden. Für integrierten Sonnenschutz ist die Ermittlung von gtotal nach dem momentanen Stand des SLT-Entwurfes nicht geeignet.
  • Eine absolute Bewertung von innenliegenden Systemen mittels in situ Untersuchung ist nur möglich, falls ein effektiver innerer Wärmeübergangskoeffizient aus geeigneten Modellen bzw. zusätzlichen Messungen ermittelt wird.
  • Für außenliegende Systeme mit niedrigem Transmissionsgrad (τe<0,1) liegt der ermittelte gtotal-Wert unter 0,1. Dies gilt sowohl für reflektierende als auch für absorbierende Systeme. Für höher transmittierende Systeme wurden innerhalb dieses Projektes keine Untersuchungen angestellt.
  • Für innenliegende Systeme ist der erreichbare gtotal-Wert abhängig von den Reflexions- und Absorptionseigenschaften des Sonnenschutzsystemes. Aufgrund der starken Abhängigkeiten sollte für solche Systeme eine Ermittlung der Systemeigenschaften erfolgen.
  • Für integrierte Sonnenschutzsysteme können mit entsprechendem Verglasungsaufbau und entsprechenden Eigenschaften des Sonnenschutzsystemes gtotal-Werte erreicht werden, die in der Größenordnung von außenliegendem Sonnenschutz liegen. Auch hier sollte die Ermittlung des gtotal-Wertes objekt- und systembezogen erfolgen.

Für die Auswahl der verwendeten Sonnenschutzsysteme für die Integration in Verbundfenster sind neben den zu erreichenden Gesamtenergiedurchlaßgraden die im Zwischenraum entstehenden Temperaturen von Bedeutung. Folgende Parameter sind für die entstehenden Temperaturen im Zwischenraum von Einfluß:
  • Absorptionsgrad des Sonnenschutzes
  • Verglasungsaufbau, sprich Wärmedämmung um den Sonnenschutz herum
  • Eingestrahlte Leistung
  • Außen- und Innentemperatur

Während die beiden letzten Parameter nicht oder nur unwesentlich beeinflußt werden können, sind die beiden erstgenannten bei der Wahl des Sonnenschutzes und der Verglasung zu berücksichtigen. Durch die Untersuchungen wurden folgende Sachverhalte bestätigt:
  • je geringer der Absorptionsgrad des Sonnenschutzes, desto niedriger sind die maximalen Temperaturen,
  • je geringer die k-Werte der Verglasungen um den Sonnenschutz herum, desto höher sind die maximalen Temperaturen.
    Zur Beurteilung der Belastung der Verglasung und der Gefahr des Scheibenbruches ist nicht die Absoluttemperatur der Scheibe ausschlaggebend, sondern die Temperaturdifferenz von Scheibenmitte zum Scheibenrand. Es kann jedoch davon ausgegangen werden, daß bei höheren Absoluttemperaturen, auch höhere Temperaturgradienten über der Verglasung auftreten. Hiermit ist die Gefahr des Scheibenbruches wahrscheinlicher.

    Im praktischen Einsatz werden als Verglasungsaufbauten im Verbundfenster zum größten Teil Aufbauten mit Mehrscheiben-Isoliergläsern als raumseitiger Verglasung und Einfachgläsern als außenseitiger Verglasung (unbeschichtet und beschichtet) zum Einsatz kommen. Durch einen solchen Aufbau, in Kombination mit einem integrierten hellen/reflektierenden Sonnenschutz, können sowohl niedrige Gesamtenergiedurchlaßgrade erzielt werden als auch die sich einstellenden Temperaturen niedrig gehalten und somit die Gefahr eines Scheibenbruches minimiert werden.

    Niedrige g-Werte können auch durch ins Mehrscheiben-Isolierglas integrierte Sonnenschutzsysteme erreicht werden. Auch hier sollte ein heller/reflektierender Sonnenschutz gewählt werden, um geringe Gesamtenergiedurchlaßgrade zu erhalten und um die Gefahr des Glasbruches auszuschließen.

  • Projektinformationen


    Projektleiter:
    -

    Projektmitarbeiter:
    Diplom-Physiker Norbert Sack
    Dr. rer. nat. Harald Krause

    Projektlaufzeit:
    Juni 1998

    Förderstellen