Multifunktionssonnenschutzglas in Abklang mit Siebdruck, Sicherheit, Schallschutz und Ästhetik.

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1 Multifunktionssonnenschutzglas in Abklang mit Siebdruck, Sicherheit, Schallschutz und Ästhetik. Forschung und Entwicklung arcon Flachglas Veredelungs GmbH & Co KG Am Amselberg Bucha

2 Was leisten moderne, funktionalisierte, beschichtete Architekturgläser? Inhalt Firmenprofil arcon Physik Farben Farbneutraler hochselektiver Sonnenschutz

3 Firmenporträt mittelständiges Unternehmen mit 250 Mitarbeitern 30 Jahre Erfahrung Beschichtungstechnologie 4 Werke an 2 Standorten (Feuchtwangen und Bucha bei Jena) m²/a Wärme + Sonnenschutzbeschichtung Fest- und Bandmaß (6 x 3.21 m) Beschichtung Flaches und gebogenes ESG in eigener Produktion Siebdruck in Kombination mit Sonnen- und Wärmeschutzbeschichtung

4 Portfolio low-e sunbelt decolite ESG/ Siebdruck Tippit Ornilux hocheffiziente Wärmeschutzprodukte zur Verbesserung von Energiebilanzen in Gebäuden (N10, N33, N-Solar) hochselektive Sonnenschutzprodukte mit Lichttransmissionen im Bereich von 73 16% (in 5er Schritten) produktabgestimmte Brüstungselemente Sicherheitsgläser bis 2.8 x 6 m mit individuellem Siebdruck, strukturierte Chrom- Spiegel Sensorglas mit schaltbaren Glasflächen Vogelschutzglas

5 Flexibilität Beschichtung auf allen gängigen Flachglassubstraten: Float, ESG, VSG (auch mit Schallschutz) siebbedrucktes Glas, Farbglas, entspiegelte Gläser Projektorientierte, terminierte Auftragsbearbeitung und Logistik Service Freie Software zur Berechnung lichttechnischer Daten Technische Beratung Synergetische Projektarbeit gemeinsam mit dem Kunden:...von der Ausschreibung bis zur Montage... win win philosophy

6 Physik...keine Angst......sofort Fragen...

7 Das elektromagnetische Spektrum Es gibt unzählige Arten, eine Wellenlänge auszudrücken.

8 Max Plancks Akt der Verzweiflung Wie die Quantenwelt, quasi, nebenbei entdeckt wurde. Man wusste schon länger, dass jeder Körper strahlt, hatte nur für die experimentellen Kurven keine vernünftige Formel. Die besten Physiker zerbrachen sich 50 Jahre die Köpfe. Erst mit der Hilfsgröße h, passte die Formel. Das Dogma der Kontinuität wurde gebrochen und das Tor zur Quantenwelt war geöffnet.

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10 Absorptions- und Emissionsgrad α = ε (Kirchhoffsches Gesetz) Beim schwarzen Körper ist ε immer 1, d.h. nichts strahlt (und absorbiert) intensiver als ein schwarzer Körper. Die Emissivität ist eine Materialkonstante. Sie beträgt für gängige nichtmetallische Materialien Elektrisch leitfähige Materialien haben ein niedriges ε. Cu, Ag, Au sind die besten Leiter. Eine polierte Silberoberfläche hat ε = D.h. eine Silberoberfläche strahlt nur 2% der denkbaren Strahlungsmenge ab. Die Tuareg tragen schwarz, weil die Wärme besser abgestrahlt wird.

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12 Was bedeutet das für unsere Glasscheiben?? An diesem Punkt ein wichtiger Hinweis: Das Fenster leuchtet nicht, es lässt nur Licht hindurch. Nach der Planck schen Strahlungsformel gibt ein -20 bis 50 C warmes Fenster Strahlung im µm-bereich (Infrarot = Wärmestrahlung) ab. Ist eine Scheibe mit einer Silber- oder Goldschicht versehen, so werden eben nur noch rund 2% dieser Wärmestrahlung abgegeben Ε=hν low-e = niedriges Emissionsvermögen

13 Wärmefluss und U g -Wert Wie wird Wärme übertragen? Wärmeleitung + Konvektion + Strahlung Im Isolierglas kann der Strahlungsanteil mit einer low-e Schicht quasi eliminiert werden. Wärmeleitung und Konvektion werden durch geeignete SZR und Füllung (Ar, Kr, Vac.) optimiert. Das ist kompliziert: EN = + + U h h h 1 = h h = h + h h h t s r g N 1 r e s g t 1 + h M 1 i d j r 1 1 = 4σ + 1 ε1 ε 2 ( Strahlungsleitwert λ n = Nu ; Nu = A ( Nu,Pr) ;Pr = s j 1 µc ;Gr λ (Wärmedurchlasskoeffizient desgases ) T 3 m ) 3 2 9, 81 s T ρ = Tmµ² Strahlung 2/3 Wärmeleitung + Konvektion 1/3

14 Wärmefluss und U g -Wert Ug (W/m 2 K) 2.9 Wärmeleitung Konvektion SZR (mm) ohne Schicht, Luftfüllung ohne Schicht, Ar-Füllung 90% Low-E oder Krypton schiebt die Kurve parallel nach unten

15 Was passiert mit der solaren Strahlung am Fenster? Sonnenstrahlung sekundäre Wärme sichtbares Licht außen innen Es gilt immer 1 = α λ + ρ λ + τ λ (Energieerhaltung)

16 E P = q i + q a + E T + E R q i g = q i + E T E P Es gilt immer 1 = E R + E T + E A (Energieerhaltung) E T L T Absorption E A wird in Wärme q umgewandelt E P E R L R q a

17 Was wollen wir? Einfacher Fall: Wärmeschutz, Beschichtung auf Pos. 3 geringes Emissionsvermögen (ε = 4%... 2%) geringe Lichtreflexion L R = 12% 2% hohe Lichttransmission L T = 73% 87% hoher g - Wert = 53% 67% geringe Absorption

18 State of the art low-e: wenige Nanometer dicke Silberschicht (1 nm = 3 Atome) Die dünne Silberschicht ist sehr empfindlich und muss daher gut eingepackt werden. Optimal angepasste Grund- und Deckschicht bewirken Entspiegelung (niedrige Reflexion) des Glases Das Sandwitch schützt nicht vor Langzeit- Korrosion. Daher muss die Schicht in den gasdichten SZR weisen. Deckschicht Blocker Silber Grundschicht Barriereschicht Substrat Die Grenze des physikalisch möglichen ist erreicht. U g = 1.0 W/m²/K ( Ar) U g = 0.7 W/m²/K ( Ar) U g = 0.4 W/m²/K ( Kr) Bei diesen Werten sind die zulässigen Toleranzen ausgereizt. Mehr geht nicht.

19 Licht

20 Wo kommt der denn her...

21 Wenn Wärme leuchtet......die Sonne hat eine Oberflächentemperatur von 5500 C und emittiert daher weitestgehend Licht ( nm). Normalisierte relative Intensität Wellenlänge (nm)

22 Was ist Farbe? Trichromatisches Sehen 3 Sinneszellen (short, medium, long) 1. Graßmann sches Gesetz: Jeder Farbeindruck kann mit genau drei Grundgrößen vollständig beschrieben werden. Unterschiedliche Farbräume RGB, CMYK, CIEXYZ, CIELab...

23 Wenn Wärme leuchtet... Trichromatisches Sehen Der Farbeindruck ist abhängig vom Sichtfeld und der Beleuchtung (Farbtemperatur). Standardlichtquellen Die Sonne stahlt je nach Tagesstand und Bewölkungsgrad unterschiedlich heiß.

24 arcon SB Polaris...ein Produkt, vier Umgebungen, vier Farbeindrücke

25 Sonnenschutz

26 Optimaler Sonnenschutz neue Definition g = Min q i = Min L T = Max E T = Min Selektivität S L T = Max S = L T g = Max

27 Optimaler Sonnenschutz ohne Farbeffekte 1 Normalisierte relative Intensität S = Selektivität S L T g = Max Wellenlänge (nm)

28 Optimaler Sonnenschutz ohne Farbeffekte keine Absorption (E p = E T + E R ) unsichtbare innere Scheibe q i = 0 % Berechnung nach DIN EN 410 L T = 100 % q a = 0 % E T = 57 % g = 57 % L T = 100 % S = L T = 1.75 g L R = 0 % E R = 43 %

29 Hochselektiver Sonnenschutz Normalisierte relative Intensität Wellenlänge (nm)

30 Hochselektiver Sonnenschutz L T L R g 7 70 S 6 L T, L R, g (%) Selektivität Transmissionsband (nm)

31 Einstellung der Farbe Transmissionsband L T (%) L R (%) g (%) S 530nm 570nm nm 510nm Trans. Farbe 0.4 Refl. Farbe Wellenlänge (nm)

32 Einstellung der Farbe 1 Normalisierte relative Intensität Transmissionsband L T (%) L R (%) g (%) S Trans. Farbe Refl. Farbe 530nm 570nm nm 600nm Wellenlänge (nm)

33 Einstellung der Farbe 1 normalisierte relative Intensität Transmissionsband L T (%) L R (%) g (%) S Trans. Farbe Refl. Farbe 530nm 570nm nm 530nm 510nm 570nm refl. Refl nm 570nm Abs Wellenlänge (nm)

34 Marktübersicht: höchstselektive Sonnenschutzprodukte Cardinal LoE3-366 Transmission [%] b*-wert 0-5 PPG Solarban 70XL on Starphire SGG Xtreme SGG Xtreme II Guardian SNX 62/27 PPG Solarban 72 on Starphire Ag³ arcon R&D a*-wert λ [nm]

35 Ergebnisse: Die Verminderung der transmittierten solaren Energie durch Reflexion beeinflusst die Selektivität nicht. Eine Verminderung der transmittierten Bandbreite erhöht die Selektivität beträchtlich (geringer g-wert, hohe Lichttransmission) Sonnenschutzschichten mit einer Selektivität von S 1.75 zeigen ausgeprägte Eigenfarben in Transmission und Reflexion. Typische Reflexionsfarben sind blau bis violett, typische Transmissionsfarben grünlich bis gelb. Reflexions- und Transmissionsfarben können nicht unabhängig voneinander eingestellt werden. Eine Anpassung der Farben führt im allgemeinen zu einer Verminderung der Lichttransmission. Die Selektivität wird vermindert. Eine Erhöhung der Reflexion führt zu weniger intensiven Farben, die Selektivität wird nicht beeinflusst.

36 sunbelt nordic 70/35 EN-Standard

37 Wie können wir Ihnen helfen? Hotel Tanzende Türme T Hamburg Produkt: sunbelt polaris + SD Doppel Siebdruck ESG Kunde: Oder Glas + Gattner GmbH Metallbauer: Gattner GmbH Architekt: BRT Hamburg Fertigstellung: 2011 Wir realisieren große Ideen

38 Wir realisieren große Ideen

39 Alles aus einer Hand Kompetenz Erfahrung Kommunikation Konfliktfähigkeit Fertigungsmöglichkeiten

40 Vielen Dank

41 Wärmefluss und U-Werte Wie wird Wärme übertragen? Konvektionsanteil steigt bei Neigung signifikant. Lösung: Konvektionsbarriere in SZR oder Dreifach... Standard low-e U g = 1.5 (45 ) Standard low-e U g = 1.1 Standard low-e U g = 1.7 (90 )

42 3-fach vs. 2-fach ISO oder U- vs. g- Wert Dem Wärmeverlust muss immer der zusätzliche Energieeintrag gegenübergestellt werden Ganzjahressimulation eines Referenzhauses im Referenzklima [1] Faustformel: E = 253 g W - 78 U W U w [W/m²/K] Aufbau 4-16-: :4 4: :4 4: :4 Der 3-fach Aufbau ist sinnlos und kontraproduktiv, wenn der g-wert auf Sonnenseite zu niedrig ist. Es ist fraglich, ob sich der zusätzliche Material + Transport + Montageaufwand auf die gesamte CO 2 Bilanz lohnt. Lösung: arcon N-solar g w Jahresenergiebilanz [kwh/m²/a] [1] S. Schlitzberger, Energy Performance of Fenestration Systems, IBH 805/10, DS-ISO 18929,