Wie Low-E-Glas funktioniert

Glas ist eines der beliebtesten und vielseitigsten Baumaterialien, die heute verwendet werden, was zum Teil auf seine ständig verbesserte solare und thermische Leistung zurückzuführen ist. Eine Möglichkeit, diese Leistung zu erreichen, ist die Verwendung von passiven und Sonnenschutzbeschichtungen mit niedrigem E-Wert. Was ist Low-e Glas? In diesem Abschnitt geben wir Ihnen einen umfassenden Überblick über Beschichtungen.

Um Beschichtungen zu verstehen, ist es wichtig, das Sonnenenergiespektrum oder die Energie von der Sonne zu verstehen. Ultraviolettes (UV) Licht, sichtbares Licht und infrarotes (IR) Licht nehmen unterschiedliche Teile des Sonnenspektrums ein – die Unterschiede zwischen den Dreien werden durch ihre Wellenlängen bestimmt.

• Ultraviolettes Licht, das Innenmaterialien wie Stoffe und Wandverkleidungen zum Verblassen bringt, hat Wellenlängen von 310-380 Nanometern, wenn die Glasleistung gemeldet wird.
• Sichtbares Licht nimmt den Teil des Spektrums zwischen Wellenlängen von etwa 380-780 Nanometern ein.
• Infrarotlicht (oder Wärmeenergie) wird als Wärme in ein Gebäude übertragen und beginnt bei Wellenlängen von 780 Nanometern. Solarinfrarot wird allgemein als kurzwellige Infrarotenergie bezeichnet, während die von warmen Objekten abgestrahlte Wärme höhere Wellenlängen als die Sonne hat und als langwelliges Infrarot bezeichnet wird.

Low-E-Beschichtungen wurden entwickelt, um die Menge an ultraviolettem und infrarotem Licht, die durch Glas hindurchtreten kann, zu minimieren, ohne die Menge an sichtbarem Licht zu beeinträchtigen, die übertragen wird.

Wenn Wärme- oder Lichtenergie von Glas absorbiert wird, wird sie entweder durch bewegte Luft weggeschoben oder von der Glasoberfläche wieder abgestrahlt. Die Fähigkeit eines Materials, Energie auszustrahlen, wird als Emissionsgrad bezeichnet. Im Allgemeinen haben hochreflektierende Materialien einen niedrigen Emissionsgrad und stumpfe, dunklere Materialien einen hohen Emissionsgrad. Alle Materialien, einschließlich Fenster, strahlen Wärme in Form von langwelliger Infrarotenergie ab, abhängig vom Emissionsgrad und der Temperatur ihrer Oberflächen. Strahlungsenergie ist eine der wichtigsten Arten der Wärmeübertragung bei Fenstern. Die Verringerung des Emissionsgrades einer oder mehrerer der Fensterglasoberflächen verbessert die Isoliereigenschaften eines Fensters. Zum Beispiel hat unbeschichtetes Glas einen Emissionsgrad von .84, während ‘Architekturglas’ (ehemals PPG-Glas) Solar Control Solarban® 70XL Glas hat einen Emissionsgrad von .02.

Hier kommen Beschichtungen mit niedrigem Emissionsgrad (oder Low-E-Glas) ins Spiel. Low-E-Glas hat eine mikroskopisch dünne, transparente Beschichtung – es ist viel dünner als ein menschliches Haar —, die langwellige Infrarotenergie (oder Wärme) reflektiert. Einige Low-E’s reflektieren auch signifikante Mengen an kurzwelliger solarer Infrarotenergie. Wenn die innere Wärmeenergie im Winter versucht, nach außen zu entweichen, reflektiert die Low-E-Beschichtung die Wärme zurück nach innen und reduziert so den Strahlungswärmeverlust durch das Glas. Das Gegenteil passiert im Sommer. Um eine einfache Analogie zu verwenden, funktioniert Low-E-Glas genauso wie eine Thermoskanne. Eine Thermoskanne hat ein silbernes Futter, das die Temperatur des darin enthaltenen Getränks widerspiegelt. Die Temperatur wird aufgrund der konstanten Reflexion sowie der isolierenden Vorteile, die der Luftraum zwischen der Innen- und Außenhülle der Thermoskanne bietet, ähnlich einer Isolierglaseinheit, aufrechterhalten. Da Low-E-Glas aus extrem dünnen Schichten aus Silber oder anderen Materialien mit niedrigem Emissionsgrad besteht, gilt die gleiche Theorie. Die silberne Low-E-Beschichtung reflektiert die Innentemperaturen wieder nach innen und hält den Raum warm oder kalt.

Low-E-Beschichtungstypen & Herstellungsverfahren

Es gibt tatsächlich zwei verschiedene Arten von Low-E-Beschichtungen: passive Low-E-Beschichtungen und Sonnenschutz Low-E-Beschichtungen. Passive Low-E-Beschichtungen wurden entwickelt, um den solaren Wärmegewinn in einem Haus oder Gebäude zu maximieren, um den Effekt einer “passiven” Heizung zu erzielen und die Abhängigkeit von künstlicher Heizung zu verringern. Solar Control Low-E-Beschichtungen wurden entwickelt, um die Menge an Sonnenwärme zu begrenzen, die in ein Haus oder Gebäude gelangt, um Gebäude kühler zu halten und den Energieverbrauch im Zusammenhang mit Klimaanlagen zu senken.

Beide Arten von Low-E–Glas, Passiv und Sonnenschutz, werden durch zwei primäre Produktionsmethoden hergestellt – pyrolytisch oder “Hard Coat” und Magnetron Sputter Vacuum Deposition (MSVD) oder “Soft Coat”. Im pyrolytischen Prozess, der in den frühen 1970er Jahren üblich wurde, wird die Beschichtung auf das Glasband aufgebracht, während es auf der Floatlinie hergestellt wird. Die Beschichtung “verschmilzt” dann mit der heißen Glasoberfläche und erzeugt eine starke Bindung, die für die Glasverarbeitung während der Herstellung sehr langlebig ist. Schließlich wird das Glas für den Versand an die Verarbeiter in Lagerblätter verschiedener Größen geschnitten. Im MSVD-Verfahren, das in den 1980er Jahren eingeführt und in den letzten Jahrzehnten kontinuierlich weiterentwickelt wurde, wird die Beschichtung offline auf vorgeschnittenes Glas in einer Vakuumkammer bei Raumtemperatur aufgetragen.

Aufgrund der historischen Entwicklung dieser Beschichtungstechnologien werden passive Low-E-Beschichtungen manchmal mit dem Pyrolyseprozess und Solarsteuerungs-Low-e-Beschichtungen mit MSVD in Verbindung gebracht. Darüber hinaus variiert die Leistung stark von Produkt zu Produkt und Hersteller zu Hersteller (siehe Tabelle unten), aber Leistungsdatentabellen sind leicht verfügbar und mehrere Online-Tools können verwendet werden, um alle Low-E-Beschichtungen auf dem Markt zu vergleichen.

Beschichtungsort

In einem Standard-Doppelpaneel IG gibt es vier mögliche Oberflächen, auf die Beschichtungen aufgebracht werden können: die erste (#1) Fläche ist nach außen gerichtet, die zweite (#2) und dritte (#3) Fläche sind innerhalb der Isolierglaseinheit einander zugewandt und durch einen umlaufenden Abstandshalter getrennt, der einen isolierenden Luftraum schafft, während die vierte (#4) Fläche direkt nach innen zeigt. Passive Low-E-Beschichtungen funktionieren am besten, wenn sie sich auf der dritten oder vierten Oberfläche (am weitesten von der Sonne entfernt) befinden, während Sonnenschutzbeschichtungen mit niedrigem E-Wert am besten funktionieren, wenn sie sich auf der der Sonne am nächsten gelegenen Oberfläche befinden, typischerweise auf der zweiten Oberfläche.

Low-e Coating Performance Measures

Low-e Coatings werden auf die verschiedenen Oberflächen von Isolierglaseinheiten aufgebracht. Unabhängig davon, ob eine Low-E-Beschichtung als passiv oder als Sonnenschutz betrachtet wird, bieten sie Verbesserungen der Leistungswerte. Die folgenden werden verwendet, um die Wirksamkeit von Glas mit Low-E-Beschichtungen zu messen:

• Der U-Wert ist die Bewertung, die einem Fenster gegeben wird, basierend darauf, wie viel Wärmeverlust es zulässt.
• Die Durchlässigkeit für sichtbares Licht ist ein Maß dafür, wie viel Licht durch ein Fenster fällt.
• Solarer Wärmegewinnkoeffizient ist der Anteil der einfallenden Sonnenstrahlung, die durch ein Fenster zugelassen wird, sowohl direkt übertragen als auch absorbiert & nach innen wieder abgestrahlt. Je niedriger der solare Wärmegewinnkoeffizient eines Fensters ist, desto weniger Sonnenwärme überträgt es.
• Licht zu Solargewinn ist das Verhältnis zwischen dem solaren Wärmegewinnkoeffizienten (SHGC) des Fensters und seiner sichtbaren Lichtdurchlässigkeit (VLT).

So messen sich die Beschichtungen, indem sie die Menge an ultraviolettem und infrarotem Licht (Energie) minimieren, die durch Glas gelangen kann, ohne die Menge an sichtbarem Licht zu beeinträchtigen, das übertragen wird.

Wenn man an Fensterkonstruktionen denkt: Größe, Farbton und andere ästhetische Qualitäten kommen einem in den Sinn. Low-E-Beschichtungen spielen jedoch eine ebenso wichtige Rolle und beeinflussen die Gesamtleistung eines Fensters und die gesamten Heiz-, Beleuchtungs- und Kühlkosten eines Gebäudes erheblich.

Vollständige technische Informationen zum Entwerfen mit Low-E-Glas finden Sie im Technischen Dokument TD-131 für Architekturglas. Für weitere Fragen zu Glas wenden Sie sich bitte an Vitro Glass oder rufen Sie 1-855-VTRO-GLS (1-855-887-6457) an.

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