Vakuum als Wärmedämmung

Schlecht isolierte Fenster sind Wärmebrücken: Sie geben die Wärme nach außen ab. Doppelt verglaste Fenster halten die Wärme schon weitaus besser im Haus, doch auch sie lassen noch mehr als dreimal so viel Wärme entweichen wie gut isolierte Wände. Forscher am Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC in Würzburg haben in einem Konsortium von Forschungsinstituten und Industriepartnern diesem Wärmeverlust ein Ende gesetzt. Der Trick: „Wir haben die Luft zwischen den beiden Fensterscheiben durch ein Vakuum ersetzt“, sagt Bernhard Durschang, Gruppenleiter am ISC. „Das Fenster erreicht damit eine Wärmeleitfähigkeit von 0,5 Watt pro Meter pro Kelvin. Das ist ein Spitzenwert.“ Zum Vergleich: Eine Wand hat Werte von 0,3, ein herkömmliches, doppelt verglastes Fenster etwa 1 Watt pro Meter pro Kelvin.

Nun lässt sich Luft nicht ohne weiteres aus einem doppelt verglasten Fenster saugen: Ohne Vorkehrungen würden sich die Glasscheiben aufeinander zu bewegen und wieder eine Wärmebrücke bilden. Die Forscher benutzen hier Abstandshalter, „Spacer“, die maximal einen Millimeter dick sind und in Abständen von vier Zentimetern angebracht werden. Da transparente Abstandshalter im Gegenlicht Reflexionen hervorrufen können, werden sie – je nach Standort des Fensters – in unterschiedlichen Farben eingesetzt: beim Dachfenster in helleren, im Bodenbereich in dunkleren. Auf der Glasstec in Düsseldorf vom 24. bis 28. Oktober ist in Halle 11 Stand F72 erstmals der Prototyp des Vakuumfensters zu sehen.

Damit die Vakuumfenster auch langfristig stabil bleiben, verwenden die Ingenieure Sicherheitsglas. Solche Gläser werden bei der Herstellung auf etwa 650 Grad Celsius erhitzt und schnell wieder abgekühlt. Da dämmende Beschichtungen derart hohen Temperaturen nicht immer standhalten, müssen die Fertigungsbedinungen simuliert und optimiert werden. Die Forscher am Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST in Braunschweig zeigen auf der Glasstec eine neu entwickelte Software: „Mit der Simulationsumgebung RIG-VM können wir erstmals optische Spektren gleichzeitig mit der Röntgenbeugung simulieren“, sagt Bernd Szyszka, Leiter der Abteilung Großflächenbeschichtung am IST. „Diese Kombination liefert uns präzise Informationen über Reflexionseigenschaften und Schichtdicken.“ So konnten die Forscher bereits Glasbeschichtungen herstellen, die Temperaturen von 650 Grad Celsius unbeschadet überstehen.