Smarte Fenster

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Smartes Glas zeichnet sich dadurch aus, dass sich seine Licht-durchlässigkeit unter Einfluss von Sonnenlicht, Hitze oder elektrischer Spannung ändert. Smarte Fenster stehen heute für Wärme-, Sonnen- und Sichtschutz, aber auch automatisches Lüften. Die neueste Generation kann man sogar per Knopfdruck dimmen.

Alte und analoge Fenster könnten bald der Vergangenheit angehören, denn als größte Wärmelöcher im Haus sorgen sie für hohe Energiekosten. Das moderne Glas muss mehr können, als nur für bauliche Transparenz zu sorgen. Moderne Fenster lassen beispielsweise Energie und Lichtstrahlen ins Gebäude hinein, aber nur wenig Wärme wieder nach draußen und helfen so sparen. Zudem erhöht sich mit ausgeklügelten und häufig integrierten Verschattungs- und Lüftungskonzepten der Wohnkomfort. Elektrochromes Glas steht für die neueste Generation der smarten Fenster, die beispielsweise Sichtschutz per Knopfdruck garantieren. Wir zeigen Ihnen, welche Möglichkeiten und Energieeinsparpotenziale bei Fenstern aktuell bestehen und was die gläserne Zukunft schon heute bietet.

VELUX BALANCED VENTILATION  ist ein selbstregulierendes Lüftungselement.

GENEO INOVENT ist ein vollständig ins Fenster integrierte Lüftungssystem, das gerade in der Sanierung viele Vorteile bietet.

Sanieren lohnt
Bei einer Renovierung oder einem Neubau sollte sich der Bauherr intensiv mit der Fensterthematik beschäftigen, denn hier steckt viel Einsparpotenzial. So geht beispielsweise durch Fenster mit Einfachverglasung bis zu zehnmal so viel Energie verloren wie durch moderne Wärmeschutzfenster. Und selbst unbeschichtete Isolierglasfenster, die vor 1995 eingebaut wurden, sind heute nicht mehr zeitgemäß. Ihr Energieverlust ist immer noch zwei- bis dreimal höher als bei neuen Wärmeschutzfenstern. Wie aus einer Untersuchung des Bundesverbandes Flachglas e.V. hervorgeht, gibt es Deutschland insgesamt knapp 600 Millionen Fenster, wobei rund die Hälfte sanierungsbedürftig sind.

Fenster, die sparen
Die energetischen Eigenschaften eines Fensters werden durch seinen Wärmedurchgangskoeffizienten, den U-Wert, beschrieben. Einfach verglaste Fenster liegen beispielsweise mit Werten um 6,0 deutlich über dem gesetzlich vorgeschriebenen Wert von 1,1 bis 1,3. Moderne Fenster mit Dreischeiben-Wärmedämmglas können einen U-Wert von bis zu 0,5 erreichen und damit um bis zu 75 Prozent den Energieverbrauch senken. In Heizöl ausgedrückt, bedeutet das eine Ersparnis von bis zu 14 Liter pro Quadratmeter Wohnfläche.

Transparenz ohne Treibhauseffekt
Wärmeschutzfenster sparen im Winter Heizkosten, da sie die Sonneneinstrahlung nutzen, um den Raum passiv zu heizen und gleichzeitig wärmedämmend wirken. Leider ist der größte Vorteil der Glasräume vor allem im Sommer auch ein entscheidendes Problem. Durch die enorme Transparenz und den Werkstoff Glas erwärmen sich die Räume und es kann zu stickiger Luft und Hitzestau kommen. „Deshalb benötigen moderne Glasanbauten immer Optionen, eine solche Aufheizung zu vermeiden“, betont Ernst-Josef Schneider, Geschäftsführer von Sunflex. Damit es an sonnigen Tagen zu keinem Treibhauseffekt kommt, gibt es auf dem Markt verschiedene Lösungen. Bei größeren Glaskonstruktionen kommen beispielsweise bewegliche Dächer und Wände infrage. Bei schlechtem Wetter vollkommen geschlossen, öffnen Nutzer verschiebbare Wände aus Glas bei warmem Wetter ganz einfach über Laufschienen. „Diese Lösungen bieten gleich mehrere Vorteile. So spart eine solche Konstruktion Platz im Garten, da eine zusätzliche offene Terrasse nicht mehr nötig ist. Im geöffneten Zustand verhindern unsere Systeme einen Hitzestau, da die Luft unter der Dachkonstruktion zirkulieren kann“, erklärt Ernst-Josef Schneider.

Smarte Fenster
Wer es lieber smart mag, der kann dem Treibhauseffekt mit motorisierten Rollläden und Sonnenschutzprodukten auf Funkbasis begegnen. Im Zusammenspiel mit Witterungssensoren sorgen sie zu jeder Tageszeit für optimale Lichtverhältnisse und verhindern ein Aufheizen der Wohnräume. Das macht sich auch im Geldbeutel bemerkbar, denn die Kosten für eine Klimaanlage können schnell aus dem Ruder laufen. Mit einer Funkzeitschaltuhr, wie der Chronis Io von Somfy, können auch individuelle Fahrzeiten oder eine Anwesenheitssimulation eingestellt werden. Voraussetzung ist eine kleine Box, die mit dem Router verbunden wird. Sie gibt alle Befehle direkt an die angeschlossenen Komponenten weiter. Zusätzliche Steuerleitungen sind nicht nötig. Auf der grafischen Benutzeroberfläche kann man mit wenigen Mausklicks sein Zuhause nachbilden und eigene Wohlfühlszenarien programmieren.

Automatisches Lüften
Intelligente Fenster können auch weitere Aufgaben automatisch übernehmen, wie beispielsweise das Lüften in gut gedämmten Gebäuden, denn bei Frischluftmangel droht neben schlechter Luft im schlimmsten Fall auch Schimmel im Wohnhaus. Gemäß einer Studie der HU Berlin kämpfen 41 Prozent der deutschen Bevölkerung mit Schimmelbefall in ihrer Wohnung. Wer gerade Sanierungsarbeiten plant und seine Fenster erneuern möchte, der kann auf Fenster mit einem vollständig integrierten Lüftungssystem zurückgreifen. Die Lüftungseinrichtung im Rahmen ist nahezu unsichtbar und beeinträchtigt weder die Optik noch die Größe der Fenster. Während jeweils ein Lüfter des Lüfterpaars die verbrauchte Innenluft ansaugt und sie nach außen abführt, saugt der andere frische Außenluft an und befördert sie in den Wohnraum. Ein integrierter Wärmetauscher ermöglicht dabei eine Wärmerückgewinnung von bis zu 68 Prozent, wodurch der Energieverbrauch gesenkt werden kann. Die Höhe des Luftvolumenstroms kann manuell mittels Geräteleistungsstufen ausgewählt werden. Der maximale Luftaustausch von 30 Kubikmeter pro Stunde und Fenster sorgt für hohe Wohnqualität.

Das Glas aus der Zukunft  
Die neue Art des Glases zeichnet sich dadurch aus, dass sich seine Licht- und Wärmedurchlässigkeit unter Einfluss von Sonnenlicht (photochromes Glas), Hitze (thermochromes Glas) oder elektrischer Spannung (elektrochromes Glas) ändert. Bei elektrochromem Glas, das aus mindestens zwei Scheiben besteht, wird beispielsweise die Lichtdurchlässigkeit durch das Anlegen einer elektrischen Spannung verändert. Diese aktiviert eine mikroskopisch dünne Beschichtung und färbt sie dadurch bläulich. Dieser Vorgang kann entweder manuell gesteuert werden oder mithilfe von Helligkeitssensoren automatisch ablaufen. Auf dieser Basis entsteht eine schaltbare Sonnenschutzverglasung, bei der die Fenster zwar transparent bleiben, aber man weder geblendet noch der Sonnenwärme ausgesetzt wird. Ist der gewünschte Verdunkelungsgrad erreicht, kann die Stromzufuhr gestoppt werden. Um mehr Transparenz zu erreichen, wird die Spannung umgekehrt.

Sonnenschutz 2.0
Mit der EU-Gebäuderichtlinie 2010 stiegen auch die Anforderungen an den sommerlichen Wärmeschutz. Gebäude mit hohem Glasanteil in der Fassade müssen seitdem normalerweise mit
Verschattungssystemen ausgestattet sein, um den Klimatisierungsbedarf gering zu halten. Damit stellen intelligente Fenster eine äußerst interessante Alternative zu herkömmlichen Sonnen- und Wärmeschutzsystemen, wie außen- oder innenliegende Jalousien, Lamellen oder Rollos dar. Diese multitalentierten neuartigen schalt- und regelbaren Schutzgläser sind nicht zu verwechseln mit den klassischen Sonnenschutz-gläsern, die mittels Einfärbungen und Beschichtungen mit Metalloxyd ihre Eigenschaften nicht verändern können und damit als statisch gelten. Der Vorteil von schaltbaren gegenüber üblichen Sonnenschutzgläsern ist, dass sich das Glas nur bei Bedarf verfärbt und den Raum nicht das ganze Jahr über gleichmäßig verdunkelt. Zudem ist das System witterungsunabhängig und erfordert einen sehr geringen Wartungsaufwand.Zudem fallen elektrochrome Gläser kaum in der Energiebilanz auf, da sie nur bei der Ein- und Entfärbungsphase Strom brauchen. Ihre Vorteile kommen am besten in Kombination mit einer dreifach Isolierverglasung zur Geltung, da hier in etwa 90 Prozent der Sonnenenergie abgefangen werden kann. Ihr Einsatz macht damit den Betrieb einer Klimaanlage unnötig. Der Umweltschutzfaktor liegt damit auf der Hand. Sowohl bei der Sonnenschutzstellung als auch bei der Reflexion sind Durchsicht und Tageslichteinfall gewährleistet. Dimmbare Verglasung steht damit für eine besonders gelungene Symbiose aus Ästhetik und Funktionalität.

Sichtschutz 2.0
Neben intelligent dimmbaren Sonnenschutzverglasungen werden seit geraumer Zeit sogenannte PDLC-Gläser produziert, die für den smarten Sichtschutz sorgen. Bei dieser Art der schaltbaren Verglasung ist die Glasfläche von Haus aus milchig-trüb und kann damit als Trennwand oder auch Projektionsfläche genutzt werden. Erst durch Stromzufuhr ordnen sich die willkürlich orientierten Flüssigkristalle und das Glas wird transparent. Das Funktionsprinzip einer Polymer-Dispersed-Liquid-Crystal-Verglasung beruht auf dem optisch aktiven Material, dem sogenannten LC-Film, der sich  zwischen zwei leitend beschichteten Kunststofffolien befindet. Diese liegen innerhalb eines Glasscheibenverbunds und sorgen für den Stromfluss. Da  PDLC-Glas jedoch keinen guten Sonnenschutz bietet, wird es vor allem in Büros,  Konferenzzimmern oder heimischen Bädern eingesetzt. Aus energiesparender Sicht ist anzumerken, dass zur Erhaltung des klaren Zustands eine elektrische Spannung angelegt sein muss und dabei laufend Strom verbraucht wird. Das Material kostet zwischen 1.700 und 2.000 EUR/m² inklusive Einbau und wird von verschiedenen Herstellern angeboten.

Smartes Glas ist keine Zukunftsmusik und auch seine Einbindung in das smarte Hausnetzwerk ist bereits bei einigen Herstellern Realität. Bei der Fernsteuerung per Touch-Panel kann der Endverbraucher zumeist zwischen einem individuellen Dimmszenario und einer Klimaautomatik wählen. Hierzu muss zwischen Glas und Touch-Panel ein Solarsensor montiert sein, um Daten bezüglich Intensität der Sonnenstrahlung, Außentemperatur, Wind, Regen und Tageszeit bereitzustellen. Manfred Dittmar, Vertriebsleiter und Gesellschafter des Plauener High-Tech Unternehmens Econtrol-Glas, erklärt hierzu: „Die Bewohner stellen morgens das Touch-Panel auf Automatik ein. Strahlt die Sonne so intensiv, dass eine bestimmte Temperaturschwelle oder Sonneneinstrahlung überschritten wird, senden die Sensoren ein Signal. Das Panel dimmt daraufhin beispielsweise die südlich orientierten Econtrol-Scheiben und reduziert so den Energieeintrag deutlich. Die Innentemperatur bleibt angenehm. Wird es noch heißer, legt die Steuerung nach: maximale Dimmung. So kommen die Bewohner abends in ein optimal temperiertes Zuhause – ohne dass eine Klimaanlage auf Hochtouren laufen musste.“