ConverLight® – getestet, dokumentiert und bewährt in praktischen Untersuchungen

Das EU-geförderte Projekt Switch2Save diente dazu, neue Lösungen für energieeffizientere Gebäude zu erkunden und zu entwickeln. Ein besonderer Fokus lag dabei auf der Frage, wie dynamische Technologien zur Sonnenverschattung den Gesamtverbrauch eines Hauses beeinflussen. Als Benchmark wurde das schwedische System ConverLight®, ein Produkt von ChromoGenics, des führenden europäischen Unternehmens zur Forschung und Entwicklung von dynamischem Glas, ausgewählt.

Die Untersuchungen fanden an zwei Gebäuden statt: an einem Krankenhaus in Griechenland und an einem Bürogebäude in Schweden. Es wurde eine vergleichende Zweijahresstudie durchgeführt, in deren Rahmen der Energieverbrauch vor und nach der Installation von des dynamischen Glases ConverLight® von ChromoGenics analysiert wurde. Parallel dazu führten Forscher:innen der Nationalen Technischen Universität von Athen und des deutschen Fraunhofer-Institutes detaillierte Simulationen durch, bei denen dasselbe System zum Einsatz kam.

Großflächige Glasfassaden wirken sich deutlich auf die Energieeffizienz eines Gebäudes aus. Im Winter kann der Heizbedarf bei Häusern mit einem großen Verhältnis von Fenster- zu Wandfläche (WWR) bis zu 35 % höher liegen. Im Sommer kann sich hingegen der Kühlbedarf verfünffachen, wenn der WWR‑Wert von 10 auf 90 % ansteigt.

Es sind zwei Hauptfaktoren, die die Energieeffizienz eines Fensters bestimmen. Der erste Faktor sind die Isoliereigenschaften (U‑Wert) der Isolierglas-Einheit; die modernste Glastechnologie kann dieselben Isoliereigenschaften wie eine gedämmte Ziegelwand haben. Der zweite Faktor ist die Wärme- und Lichtdurchlässigkeit (g‑Wert), der sich wesentlich schwieriger und komplexer steuern lässt, da die Sonnenlichtexposition in großem Maß von Jahreszeit, Tageszeit und Standort abhängt.

Besonders wirkt sich dies bei Nichtwohngebäuden aus, die aus funktionellen und aus ästhetischen Gründen häufig große Glasflächen verwenden. Um dieser Fragestellungen Herr zu werden, regulieren und reduzieren elektrochrome Technologien wie ConverLight® den Heizbedarf im Winter und den Kühlbedarf im Sommer.

Der größte schwedische Immobilieneigentümer, Vasakronan, der für seine Nachhaltigkeitsarbeit gerühmt wird, bot sein Bürogebäude „Sleipner“ in Uppsala für diese Studie als Testobjekt an. Nach einjähriger Datensammlung wurde das konventionelle Glas* durch mehr als 50 neue Fenster mit dem dynamischen Glas ConverLight® mit einer Fläche von mehr als 200 m² ersetzt. Die Ergebnisse waren bemerkenswert. Allein im März 2023 sank der Energieverbrauch für die Kühlung gegenüber dem Vorjahr mit der herkömmlichen Verglasung um enorme 80 %.

Die stärkste Aktivität – und damit auch der höchste Verbrauch an elektrischer Energie – liegt in Bürogebäuden typischerweise in der Tagesmitte vor, wenn das Sonnenlicht am stärksten ist und der Kühlbedarf deswegen am höchsten. Zu dieser Zeit gehen meist auch die Strompreise in die Höhe, weswegen sich ein geringerer Aufwand für die Kühlung in diesem Zeitraum für die Immobilieneigentümer schnell auszahlen kann. Daneben senkt ein geringerer Kühlbedarf in den Mittagsstunden üblicherweise auch die maximale Strom- und Wärmelast eines Gebäudes, sodass seine HLK- und die elektrischen Anlagen kleiner bemessen werden können. Mitunter entfällt sogar die Notwendigkeit einer Klimatisierung. Die Folge sind substanzielle Kosteneinsparungen und eine Verbesserung der gesamten Energieeffizienz des HLK-Systems des Gebäudes.

* Vor dem Wechsel zu dynamischem Glas war das Gebäude mit herkömmlichen Sonnenschutzvorrichtungen ausgestattet. Aufgrund der umfangreichen Senkungen des kühlungsabhängigen Energieverbrauches wird davon ausgegangen, dass der traditionelle Sonnenschutz nicht ordnungsgemäß funktionierte. Verschleiß, Alterung und hoher Wartungsbedarf sind bekannte Kostentreiber bei herkömmlichen Sonnenschutzvorrichtungen.

Das Allgemeine Krankenhaus Nikaia, eines der großen Gesundheitszentren der griechischen Hauptstadt Athen, ist im Sommer extremer Hitze ausgesetzt. Die Wahrung eines passablen Raumklimas ist deswegen ein wesentlicher Faktor für die Rekonvaleszenz der Patient:innen und das Wohlbefinden der Beschäftigten.

Im Rahmen des EU-geförderten Projektes Switch2Save wurde in der obersten Etage des Krankenhauses, die der Sonne besonders stark ausgesetzt ist und deswegen als berüchtigt galt für einen hohen Kühlaufwand, das dynamische Glas ConverLight® installiert. Das Ziel war ein Test der Fähigkeiten von ConverLight zur Verbesserung des Wärmekomforts unter Extrembedingungen in Verbindung mit einer Minderung des Energieverbrauches.

Im Vergleich zu Tagen mit ähnlichen Wetterbedingungen wiesen die Räume, die mit ConverLight ausgerüstet worden waren, unverzüglich eine Senkung der Innentemperatur um beeindruckende 8 °C auf. Der Aufwand für die Kühlung sank um 28 %, was die Energiekosten deutlich senkte. Ein positiver Bonus war, dass das Gesundheitspersonal dank des optimierten Raumklimas von einer schnelleren Gesundung der Patient:innen, in diesem Fall handelte es sich um Kinder, berichten konnte. Sowohl Vertreter:innen des Krankenhauses als auch die Gutachter:innen der EU waren aufs Äußerste von dem Versuch angetan, der erneut das Potenzial von ConverLight bestätigte, die Klimatisierung in Gesundheitseinrichtungen zu revolutionieren.

Wissenschaftler:innen der spanischen Forschungsorganisation Leitat erhielten Muster des dynamischen Glases ConverLight®, um damit Praxistest zur Leistungsfähigkeit und Energiesimulationen in einer kontrollierten Umgebung ausführen zu können. Im Fokus dieser Simulationen und Tests standen vor allem drei Kriterien:

• Minimierung des gesamten Jahresenergieverbrauches.
• Gewährleistung des visuellen Komforts durch die Beleuchtungsstärke in Innenräumen zwischen 300 und 3000 lx.
• Sicherstellung eines Wärmekomforts durch Wahrung einer Raumtemperatur zwischen 20 und 26 °C.

Simulationen zur Energieeffizienz wurden in verschiedenen europäischen Klimazonen durchgeführt. Sie ergaben, dass ConverLight® den jährlichen Energieverbrauch für Heizen, Kühlen und Kunstlicht um 25–35 % senken konnte. Dies stellt damit eine deutliche Verbesserung gegenüber dem besten statischen Sonnenschutz dar, der auf dem Markt erhältlich ist. Die Praxismessungen der ConverLight®-Anlage im „Sleipner“ übertrafen die Vorhersagen der Simulation sogar. Die tatsächlichen Ergebnisse hängen natürlich von Faktoren wie dem Zustand, dem Standort und spezifischen Merkmalen jedes einzelnen Gebäudes ab. Sie lassen sich mithilfe einer Software für die Bauphysik wie IDA ICE berechnen.

Die ConverLight®-Technologie ergab zudem eine bemerkenswerte Fähigkeit zur Regulierung der Lichtdurchlässigkeit, nämlich im Bereich von 14 bis 71 %. Dieser breite Modulationsmöglichkeit gewährleistet eine optimale Lichtsteuerung unter verschiedenen Bedingungen, was wiederum sowohl den Komfort als auch die Energieeffizienz verbessert.

Diese Ergebnisse heben das Potenzial des dynamischen Glases ConverLight® von ChromoGenics hervor, die Energieeffizienz und den Komfort im Gebäudeinneren deutlich zu verbessern. Die Lösung steht damit an der Spitze intelligenter Verglasungstechnologien.