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Sep 08, 2023

Hydrogelglas: ein neuartiges Glasdesign zur Energieeinsparung in Gebäuden

30. August 2022

30. August 2022

von Higher Education Press

Der Energieverbrauch in Gebäuden macht über 40 % des weltweiten Gesamtenergieverbrauchs aus, wobei Beleuchtung und Raumkühlung einen erheblichen Anteil ausmachen. Traditionelle Glasfenster werden seit Jahrhunderten verwendet; Allerdings sind sie nicht energieeffizient. Im Sommer erzeugt das durch Fenster durchgelassene Sonnenlicht im nahen Infrarotbereich eine unerwünschte Erwärmung, und die hohe Reflexion des mittleren Infrarotbereichs begrenzt die Wärmeabgabe aus dem Gebäude.

Dieser „Treibhauseffekt“ erhöht den Kühlenergieverbrauch. Wie man das Licht im nahen und mittleren Infrarotbereich durch die Fenster manipuliert, um den Kühlverbrauch zu senken und gleichzeitig die hohe sichtbare Transparenz für Blitze aufrechtzuerhalten, bleibt ein sehr anspruchsvolles Problem für das Brillendesign.

Forscher der Wuhan-Universität in China unter der Leitung von Prof. Kang Liu schlagen ein neuartiges Design von Hydrogel-Glas vor, das aus einer Schicht Hydrogel und einer Schicht Normalglas besteht. Im Vergleich zu herkömmlichem Glas verfügt das Hydrogelglas über eine höhere Durchlässigkeit für sichtbares Licht, eine stärkere Blockierung von Licht im nahen Infrarotbereich und eine höhere thermische Emission im mittleren Infrarotbereich.

Mit diesen Eigenschaften zeigen die Forscher, dass die Hydrogel-Glasfenster die Innenbeleuchtung verbessern und die Innentemperatur senken können. Simulationen zeigen, dass das neuartige Fenster den Energieverbrauch für Gebäudebeleuchtung und -kühlung in verschiedenen Städten auf der ganzen Welt um 2,37 bis 10,45 MJ·m−2·Jahr−1 senken kann. Die Arbeit wurde in Frontiers of Optoelectronics veröffentlicht.

Mehr Informationen: Jia Fu et al., Breitband-Lichtmanagement in Hydrogelglas für energieeffiziente Fenster, Frontiers of Optoelectronics (2022). DOI: 10.1007/s12200-022-00033-4