Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Verglasungs-System der kostengünstigen, mikrostrukturierten Folie. Der Autor identifiziert geeignete Folien und untersucht eine Prototypfolie eigenen Designs. Er erstellt theoretische Modelle zur Beschreibung des optischen und thermischen Verhaltens des Systems und bewertet dieses in Bezug auf Energieeffizienz, thermische sowie visuelle Behaglichkeit.

Neubauten und Bestandsgebäude sollen heute hell und lichtdurchflutet sein. Um gleichzeitig Energie zu sparen und auf das dynamische Außenklima zu reagieren, wurden verschiedene neuartige Verglasungs-Systeme entwickelt.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich, ausgehend von Prismenplatten aus dielektrischen Materialien, mit der kostengünstigeren, mikrostrukturierten Folie. Der Autor identifiziert geeignete Folien und untersucht eine Prototypfolie eigenen Designs. Er erstellt theoretische Modelle zur Beschreibung des optischen und thermischen Verhaltens des Systems und bewertet dieses in Bezug auf Energieeffizienz, thermische sowie visuelle Behaglichkeit. Damit zeigt der Autor neue und vielversprechende Möglichkeiten zur intelligenten Verglasung auf.

Autorentext
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Nabil A. Fouad studierte Bauingenieurwesen in Kairo und promovierte sich an der TU Berlin, im Jahre 2001 folgte er dem Ruf an die Universität Hannover. N. A. Fouad ist ö.b.u.v. Sachverständiger für Bauphysik und vorbeugenden Brandschutz und seit 2003 Gesellschafter der Ingenieurgemeinschaft CRP GmbH.Seine Erfahrungen in einem breiten Spektrum des Bauingenieurwesens aus langjährigen Tätigkeiten in verschiedenen Planungsbüros garantieren die Praxisnähe der von ihm ausgewählten Beiträge für den Bauphysik-Kalender.

Klappentext

Stationäre oder bewegliche Prismenplatten aus dielektrischen Materialien, die das einfallende Licht durch Brechung und Reflexion gezielt umlenken können, werden seit langem als richtungsselektive Sonnenschutz- und Tageslichtsysteme im Architekturbereich eingesetzt. Aufgrund der hohen Kosten, die auf die Plattenherstellung und die arbeitsaufwendige Verglasungsintegration zurückzuführen sind, ist ihr Einsatz bislang auf Demonstrationsobjekte oder repräsentative Gebäude beschränkt. Der Ersatz von teuren Platten mit preisgünstigeren mikrostrukturierten Folien zeigt sich als ein vielversprechender Lösungsansatz, um Kosten zu senken und einen größeren Markt zu erschließen und ist in den letzten Jahren intensiv untersucht worden. Für eine erfolgreiche zukünftige Markteinführung mangelt es jedoch an Erfahrungen mit Integration, Charakterisierung und Monitoring von kompletten Systemen. Durch theoretische und experimentelle Untersuchungen an einer Verglasung mit integrierter Lichtlenkfolie will die vorliegende Arbeit dazu beitragen diese Lücke zu schließen. Untersucht wird eine spezifische Struktur zur sonnenstandsabhängigen Verschattung direkter Sonnenstrahlung, die eine günstige Kombination von winterlichen passiven solaren Gewinnen und sommerlichem Überhitzungsschutz ermöglicht. Sie eignet sich sowohl für den Einsatz in Fensterelementen von Nicht-Wohngebäuden als auch in transparent dämmenden Fassadenmodulen. Die Prismenfolie wird im Scheibenzwischenraum einer Isolierverglasung durch ein Verfahren, das erstmalig mit strukturierten Folien untersucht wurde, eingespannt. Damit werden die energetischen Eigenschaften einer 3fach-Verglasung erreicht, das hohe Gewicht und die große Dicke einer solchen aber vermieden. Anhand experimenteller Untersuchungen an kommerziell erhältlichen Folien wird dabei ein dafür geeignetes Produkt identifiziert und eine Prototypfolie eigenen Designs getestet. Zur Beschreibung des optischen und thermischen Verhaltens des Systems sowie für eine optimale Auslegung werden theoretische Modelle erstellt. Hier wird besondere Aufmerksamkeit auf die Wechselwirkung der Prismenfolie mit den benachbarten Glasscheiben gelegt: Im visuellen und solaren Bereich aufgrund der komplexen Lichtlenkfunktion, im infraroten Bereich aufgrund ihrer partiellen Durchlässigkeit. Großformatige Verglasungsprototypen werden sowohl im Labor als auch im Gebäude auf Leistungsfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit experimentell untersucht und mit konventionellen Verglasungen verglichen. Die Simulationsergebnisse werden dadurch bestätigt und die theoretischen Modelle validiert. Offene Fragen hinsichtlich der Gebrauchstauglichkeit der Folie und der Fertigung von Verglasungen mit fensterüblichen Abmessungen werden diskutiert. Zusammenfassend wird bewiesen, dass mikrostrukturierte Folien nicht nur eine kostengünstigere, sondern auch eine energetisch effektivere Alternative zu makrostrukturierten Platten darstellen. Die erzielten Ergebnisse lassen sich auf Strukturen mit unterschiedlichen Geometrien und den ihnen entsprechenden Funktionen übertragen. Dadurch eröffnen sich für die Gebäudehülle neue und viel versprechende Möglichkeiten zur intelligenten Steuerung von Licht und Strahlung.