Neues von der Glasfront | Verres: dernierès nouvelles du front Andreas Schüler, EPFL, Laboratoire d'Energie Solaire LESO
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Neues von der Glasfront | Verres: dernierès nouvelles du front Andreas Schüler, EPFL, Laboratoire d'Energie Solaire LESO www.eco-bau.ch Fachtagung I Congrès eco-bau 2014
Neues von der Glasfront Dr. Andreas Schüler Labor für Sonnenenergie und Bauphysik LESO-PB Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne EPFL
Solargebäude LESO
30 m2 PV Module
(3 kW-Peak)
Tageslicht-Nutzung
(DFAVERAGE = 3%)
Isolierglas
(U = 1.1 W/m2K)
Fassadenbrüstung
Lärche
(U = 0.85 W/m2K)
Themen Grundlagen - Architektur mit Glas - Recycling und Lebenszyklusanalyse - Kennzahlen und Datenbanken - Vermessung von Fenstern - Beschichtungstechnologie Neue Entwicklungen - Sonnenschutz-Beschichtungen - Optische Mikrostrukturen - Elektrochrome Fenster - Selbstreinigendes Glas - Farbiges Solarglas für Photovoltaik und thermische Sonnenkollektoren
Architektur
mit Glas
Traditionelle Bauweise: Kleine Fenster
MINERGIE-Architektur:
Solarenergie-Eintrag, low-e Beschichtungen
Glasfassaden: Überhitzungsschutz
Recycling von Architekturglas
GRI-Glasrecycling, Viersen
Glasbehälter: aus 60-90% Altglas
Architekturglas landet auch heute noch meistens vermischt mit anderen
Materialien auf Deponien
Die Infrastruktur zum Recycling von Flachglas ist erst im Aufbau begriffen.
In der Schweiz: www.gvzag.ch
Eigenscherbenanteil bei der Herstellung von Flachglas: 20-30%
Bei 10% Altglaseinsatz reduziert sich die Schmelzenergie etwa um 3%
Lebenszyklusanalyse LCA Saint-Gobain Glass: firmeninterne Lebenszyklusanalyse LCA nach Normen ISO 14025, 14040 & 14044 http://epd.saint-gobain-glass.com LCA berücksichtigt CO₂-Emissionen, Energie- und Wasserverbrauch, Wasser- und Luftverschmutzung Beispiel: Zweifach-Isolierglas SGG Climaplus (4-16-4) CO₂-Ausstoss bei der Herstellung von 1 m2: ~ 31,4 kg Nach drei Monaten ist die graue Energie durch Energieeinsparung kompensiert (im Vergleich zu einer 1-fach-Scheibe) Nach zehn Monaten sind die Emissionen kompensiert
Thermische und optische Kennzahlen
Wärmedämmung: U-Wert
Solarenergie-Eintrag: g-Wert
g = te + qi
G. Reber et al., CISBAT 2013
Datenbanken für Architekturglas
Universität Basel
http://www.glassdbase.unibas.ch
Lawrence Berkeley National Laboratories
http://windows.lbl.gov/materials/IGDB
Beschichtungstechnologie Schichtentwicklung Industrielle Herstellung im Labor EPFL/LESO-PB
Fenster-Messstand (I)
Optische Vermessung von Mehrfachverglasungen
Spektrophotometrie
T(l,q), te(q), tv(q)
R(l,q), A(l,q)
Pilkington InsulightTM
R. Steiner et al., CISBAT 2005Fenster-Messstand (II)
Thermische Messungen
Experimentelle Bestimmung
des winkelabhängigen g-Wertes
G. Reber et al., CISBAT 2005Neue Sonnenschutzfenster
« M-Glas » : günstigereste/tv
Ideales Transmissionsspektrum Pilotinstallation
Institut für Physik, Uni Basel
P. Oelhafen, I. Mack, R. Steiner, L. Marot, Universität Basel
Franz Kamecke, A. Romanyuk, Glas TröschReflexion von Glasfassaden
« The Walkie-Talkie Building » , London
Konkave Flächen FokussierungIm Brennpunkt… Konzentriertes Sonnenlicht Es kann heiss werden…
Gegen den « Canyoneffekt »
Idee:
Sonnenlicht im nahen Infrarot (NIR) zurückstrahlen
T. Inoue et al., CISBAT 2013Prototyp mit neuer Rückstrahl-Folie Experimenteller Nachweis: Dank Rückstrahlen von NIR weniger Wärme am Boden T. Inoue et al., CISBAT 2013
Saisonabhängiger g-Wert
Lichtumlenkung im Winter
Wintersonne
(20-50°)
Diffuses Licht
Grosser Sonnenenergieeintrag
vom direkten Sonnenlicht
Geringe Reflexion
Blendschutz
Diffuses Tageslicht
A B
A. Kostro, A. Schüler, EPFL/LESO-PBSaisonabhängiger g-Wert
Lichtumlenkung im Sommer
Sommersonne (50-60°)
Diffuses Licht
Geringer Sonnenenergieeintrag
Reflexion
vom direkten Sonnenlicht
Blendschutz Diffuses Tageslicht
A B
A. Kostro, A. Schüler, EPFL/LESO-PBSaisonabhängiger g-Wert
Neue optische Mikrostrukturen
A. Kostro, A. Schüler, EPFL/LESO-PB
Partner: BASF Schweiz und Solar ControlMikrostrukturen für Tageslichtnutzung
Computersimulationen
Thermischer Temperaturverlauf
Energieeintrag
Winkelabhängigkeit
Ray-Tracing Tageslicht-Metrik
Simulationen A. Kostro, A. Schüler, EPFL/LESO-PBElektrochrome Fenster Kimmel Center for the Performing Arts, Philadelphia BLT Architects, SAGE
Elektrochrome Fenster
Spektrale Transmission und g-Wert
I. Mack et al., CISBAT 2005Selbstreinigende Fenster
Photokatalyse & Hydrophile
Oberflächeneigenschaften
TiO2 : Anatase
UV + TiO2 → TiO2 (h+ + e-)
Reaktion mit Wasser:
Bildung von OH-: reaktives Hydroxylradikal
Redoxpotential E0 = +3.06 V
Zersetzung von Verunreinigungen
Saint-Gobain, PilkingtonNeues farbiges Solarglas für PV und T
Klassische Photovoltaikmodule PV Dachziegel
Rahmenlose Glas/Glas PV Module Thermische Sonnenkollektoren
V. Le Caër, N. Jolissaint, SwissINSO
A. Schüler, EPFL/LESO-PBFarbige Beschichtung: Interferenzfilter
Farbige
Beschichtung Solarspektrum AM1.5g
Einfallende
Solarstrahlung Reflexion eines schmalen
Spektralbandes
Intensität
Reflexion
Transmission
Farbige Reflexion
Glazing
Wellenlänge (nm)
Mehrfach-Beschichtung, am LESO-PB entwickelt und optimiert für
• Gewünschte Farbe
• Bester Kompromiss zwischen Farberscheinung und
Energieeffizienz
Markteinführung:
SwissINSO, mit Partnern Emirates Insolaire & SolstisErste Pilotanlage
April 2013: Testfassade im Wallis
Rahmenlose Glas/Glas PV Module - spezielle verdeckte Aufhängung
SwissINSO & AcometAusblick
Geplante Fassadenrenovierung auf dem
Campus der EPFL
PV Module
mit graphischem Element
PV Module
gleichmässig satiniert
Anzeige der momentan
produzierten Leistung
des Photovoltaik-Parks
Romande Energie
Nicht-aktive VerkleidungZusammenfassung Auf dem Markt etabliert: - Low-e Beschichtungen und Sonnenschutzbeschichtungen - Hilfe zur Produktauswahl: Glasdatenbanken und Fenster-Messstand Markteinführung: - Elektrochrome Fenster - Selbstreinigendes Glas - Farbiges Solarglas für PV & T In der Forschung: - Optische Mikrostrukturen - Neue Beschichtungen Nachhaltigkeit: - Recycling - Lebenszyklusanalyse
Danksagung LESO-PB @ EPFL André Kostro, Olivia Bouvard, Martin Joly, Antonio Paone, Mathieu Perrenoud Virginie Le Caër, Nicolas Jolissaint, Mario Geiger, Yannik Antonetti, Marina Gonzalez, Martin Python, Estelle de Chambrier, Benjamin Huriet, Deepanshu Dutta, Miguel Valle del Olmo, Charudatta Galande, Olivia Bouvard, Pierre Loesch, Laurent Deschamps, Maria-Cristina Munari-Probst, Christian Roecker, Prof. Jean-Louis Scartezzini Zusammenarbeit auf dem EPFL Campus Rosendo Sanjines (LPMC), Yves Leterrier, Rémy. Teuscher (LTC), Danièle Laub (CIME), P. Flückiger, C. Hibert (CMI), Michel Schaer, Prof. Libero Zuppiroli (LOMM) Universität Basel Iris Mack, Georges Reber, Jamila Boudaden, Roland Steiner, Andriy Romanyuk, Laurent Marot, Prof. Peter Oelhafen SPF Rapperswil Paul Gantenbein, Stefan Brunold, Prof. Matthias Rommel PV-Lab Neuchâtel Laure-Emmanuelle Perret-Aebi, Ségolène Pélisset, Christian Schlumpf, Valentin Chapuis, Aïcha Hessler, Prof. Christophe Baillif Forschungsfinanzierung Bundesamt für Energie BFE Kommission für Technologie und Innovation KTI Schweiz Schweizerischer Nationalfonds SNF Industriekontakte GLAS Trösch, St-Gobain, AGC-VIM, BASF Switzerland, Solar Control SA, Romande Energie, SwissINSO, Emirates Insolaire, Solstis, Agena, Schweizer, …
Merci !
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