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planung:waermeschutz:fenster:u-werte_von_mehrfach-verglasungen_quantitativ

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planung:waermeschutz:fenster:u-werte_von_mehrfach-verglasungen_quantitativ [2024/12/30 16:48] – [Konvektiver Wärmeübergang im Spalt ${\Lambda_{cc}}$] wfeistplanung:waermeschutz:fenster:u-werte_von_mehrfach-verglasungen_quantitativ [2024/12/30 17:01] (aktuell) – wfeist
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 Dass Metallschichten Wärmestrahlung reflektieren wussten die Physiker eigentlich schon über 150 Jahre; das auf Fensterverglasungen anzuwenden, darauf war allerdings zunächst niemand gekommen. Denn: Metallschichten wirken wie Spiegel, das ist wohlbekannt, und es gilt für das gesamte Spektrum der elektromagnetischen Strahlung. 'Spiegel' waren schon immer so aufgebaut. Aber natürlich schien das für eine Fenster-Verglasung kontraproduktiv, denn schließlich wollen wir uns in dieser nicht spiegeln, sondern wir wollen hindurchschauen. Dies war nun der entscheidenden Durchbruch, zu erkennen, dass sehr dünne Metallschichten für das sichtbare Licht durchlässig werden, das langwelligere mittlere Infrarot (das ist die Wärmestrahlung) aber immer noch sehr gut reflektieren: Wir sprechen hier von einer //selektiv wirksamen Beschichtung//. Nach der klassischen Physik würden wir von Metallschichten jeder Dicke Reflexion über das gesamte Spektrum erwarten; nach der Quantenmechanik allerdings können kurzwelligere Photonen wie die des sichtbaren Lichtes den Potentialwall durch die freien Elektronen in der hauchdünnen Metallschicht //durchtunneln//. Low-e-Wärmeschutz-Verglasungen sind damit makroskopisch wirksam angewandte Quantenmechanik; heute kann somit jeder Nutzer eines Gebäudes mit modernen Wärmschutzverglasungen die Außenwelt durch die Verglasung nur infolge des quantenmechanischen Tunneleffektes sehen. Dass diese Anwendung möglich ist, erspart uns heute rund 3/4 der Wärmeverluste durch moderne Verglasungen. Dieser offensichtliche technologische Fortschritt ist ein gutes Beispiel für die unmittelbare Anwendung von Forschungsergebnissen aus der modernen Physik in die Praxis. Dieser entscheidende Fortschritt wurde übrigens weitgehend unabhängig voneinander von zwei Kollegen, Prof. Arthur Roesenfeld in Californien und Prof. Hans Joachim Gläser in Deutschland ermöglicht.\\ Dass Metallschichten Wärmestrahlung reflektieren wussten die Physiker eigentlich schon über 150 Jahre; das auf Fensterverglasungen anzuwenden, darauf war allerdings zunächst niemand gekommen. Denn: Metallschichten wirken wie Spiegel, das ist wohlbekannt, und es gilt für das gesamte Spektrum der elektromagnetischen Strahlung. 'Spiegel' waren schon immer so aufgebaut. Aber natürlich schien das für eine Fenster-Verglasung kontraproduktiv, denn schließlich wollen wir uns in dieser nicht spiegeln, sondern wir wollen hindurchschauen. Dies war nun der entscheidenden Durchbruch, zu erkennen, dass sehr dünne Metallschichten für das sichtbare Licht durchlässig werden, das langwelligere mittlere Infrarot (das ist die Wärmestrahlung) aber immer noch sehr gut reflektieren: Wir sprechen hier von einer //selektiv wirksamen Beschichtung//. Nach der klassischen Physik würden wir von Metallschichten jeder Dicke Reflexion über das gesamte Spektrum erwarten; nach der Quantenmechanik allerdings können kurzwelligere Photonen wie die des sichtbaren Lichtes den Potentialwall durch die freien Elektronen in der hauchdünnen Metallschicht //durchtunneln//. Low-e-Wärmeschutz-Verglasungen sind damit makroskopisch wirksam angewandte Quantenmechanik; heute kann somit jeder Nutzer eines Gebäudes mit modernen Wärmschutzverglasungen die Außenwelt durch die Verglasung nur infolge des quantenmechanischen Tunneleffektes sehen. Dass diese Anwendung möglich ist, erspart uns heute rund 3/4 der Wärmeverluste durch moderne Verglasungen. Dieser offensichtliche technologische Fortschritt ist ein gutes Beispiel für die unmittelbare Anwendung von Forschungsergebnissen aus der modernen Physik in die Praxis. Dieser entscheidende Fortschritt wurde übrigens weitgehend unabhängig voneinander von zwei Kollegen, Prof. Arthur Roesenfeld in Californien und Prof. Hans Joachim Gläser in Deutschland ermöglicht.\\
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-Der Aufwand für diese Beschichtungen ist i.Ü. nicht besonders groß; eine hauchdünne Silberschicht wird in einer evakuierten Kammer aufgesputtert. Das kostet in der industriellen Produktion nur wenige Euro je Quadratmeter. Die dadurch erzielte Heizwärmeeinsparung beträgt aber weit über 10 € je Quadratmeter in jedem Jahr - diese Verbesserung der Energieeffizienz ist somit sehr wirtschaftlich. Auch das Füllen der Gaszwischenräume mit dem Edelgas Argon statt mit Luft kostet maximal wenige Euro je Quadratmeter. Beides fällt bei den Gesamtkosten eines Fensters kaum ins Gewicht((Diese Gesamtkosten liegen heute in Deutschland je nach Rahmenmaterial zwischen 300 und 600 € je Quadratmeter. Die Mehrausgaben für die Produktion der Beschichtungen und das Befüllen mit Argon sind demgegenüber vernachlässigbar.)) .\\+Der Aufwand für diese Beschichtungen ist i.Ü. nicht besonders groß; eine hauchdünne Silberschicht wird in einer evakuierten Kammer aufgesputtert. Das kostet in der industriellen Produktion nur wenige Euro je Quadratmeter. Die dadurch erzielte Heizwärmeeinsparung beträgt aber weit über 10 € je Quadratmeter in jedem Jahr - diese Verbesserung der Energieeffizienz ist somit sehr wirtschaftlich. Auch das Füllen der Gaszwischenräume mit dem Edelgas Argon statt mit Luft kostet maximal wenige Euro je Quadratmeter. Beides fällt bei den Gesamtkosten eines Fensters kaum ins Gewicht((Diese Gesamtkosten eines Fensters liegen heute in Deutschland je nach Rahmenmaterial zwischen 300 und 800 € je Quadratmeter. Die Mehrausgaben für die Produktion der Beschichtungen und das Befüllen mit Argon (von wenigen Euro je Quadratmeter) sind demgegenüber vernachlässigbar.)) .\\
  
  
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 Dabei sind $s_j$ die Dicken der Glasscheiben und $\lambda_g$ die Wärmeleitfähigkeit des verwendeten Glases und die $\Lambda$-Werte die jeweils ermittelten konvektiven und radiativen Wärmedurchlasskoeffizienten der Gaszwischenräume. Dabei sind $s_j$ die Dicken der Glasscheiben und $\lambda_g$ die Wärmeleitfähigkeit des verwendeten Glases und die $\Lambda$-Werte die jeweils ermittelten konvektiven und radiativen Wärmedurchlasskoeffizienten der Gaszwischenräume.
  
-^   ^ \\ innerer \\ Wärme- \\ überg. \\ innen  ^Glas- \\ scheibe \\ innen  ^Zwi- \\ schen- \\ raum I^Glas- \\ scheibe^evtl. \\ Zwi. II^Glas- \\ scheibe  ^evtl. \\ Zwi III  ^Glas- \\ scheibe^äußerer \\ Wärme- \\ überg.^R<sub>ges</sub> ^U-Wert^%^Jahreskost- \\ einspar. \\ gegen 2ISO \\ Euro/(m²a)^Barwert \\ derselben \\ Euro/m²|+^   ^ \\ innerer \\ Wärme- \\ überg. \\ innen  ^Glas- \\ scheibe \\ innen  ^Zwi- \\ schen- \\ raum I^Glas- \\ scheibe^evtl. \\ Zwi. \\ schen- \\ raum II^Glas- \\ scheibe  ^evtl. \\ Zwi.- \\ raum III\\  ^Glas- \\ scheibe^äußerer \\ Wärme- \\ überg.^R<sub>ges</sub> ^U-Wert^%^Jahreskost- \\ einspar. \\ gegen 2ISO \\ Euro/(m²a)^Barwert \\ derselben \\ Euro/m²|
 ^   ^m²K/W  ^m²K/W  ^m²K/W  ^m²K/W^m²K/W  ^m²K/W  ^m²K/W  ^m²K/W  ^m²K/W  ^m²K/W  ^W/(m²K)^   ^€/a  ^€  | ^   ^m²K/W  ^m²K/W  ^m²K/W  ^m²K/W^m²K/W  ^m²K/W  ^m²K/W  ^m²K/W  ^m²K/W  ^m²K/W  ^W/(m²K)^   ^€/a  ^€  |
 |Einfach-Vgl.|0,13|0,004|   |   |   |   |   |   |0,040  |0,174  |**5,75**   |100%  |   | | |Einfach-Vgl.|0,13|0,004|   |   |   |   |   |   |0,040  |0,174  |**5,75**   |100%  |   | |
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