Das Licht in Räumen beeinflusst das Wohlbefinden der Menschen.
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Ein Fenster zu entwickeln, das – je nach Wettersituation – ganz ohne Rollläden oder Markisen auskommt, war das erklärte Ziel der Wissenschaftler: Die Sicht aus dem Gebäudeinneren nach außen soll jederzeit gewahrt bleiben, gleichzeitig soll Hitze im Sommer draußen blieben und Licht im Winter optimal in den Räumen verteilt werden. All diese Kriterien konnte eine Forscher-Team des Labors für Sonnenenergie und Bauphysik an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne mit Unterstützung der Abteilung "Advanced Materials Processing" der Empa erfüllen.
Wie wichtig Tageslicht für das Wohlbefinden ist, beschreibt zum Beispiel Torsten Braun im Abschnitt "Licht" des Kapitels "Wahrnehmungen" im Springer-Fachbuch "Die vernetzten gesundheitsrelevanten Faktoren für Bürogebäude". Darin schreibt er unter anderem: "Tageslicht macht wach, das Schlafhormon Melatonin wird gehemmt. Sonnenlicht, also Strahlungslicht, setzt im Gehirn das 'Glückshormon' Serotonin frei und fördert die Vitaminproduktion, insbesondere des Vitamins D3."
Mikrorillen mit Mikrospiegeln
Die Wissenschaftler der beiden Schweizer Forschungsinstitutionen nutzen zur Herstellung ihres multifunktionalen Fensters eine Laseranlage, um mit dem Präzisionslaser eine Masterform mit mikrostrukturierter Oberfläche herzustellen. In die dabei entstandenen Mikrorillen werden daraufhin Mikrospiegel aufgedampft und in einem Polymerfilm verkapselt. Dieser Film lässt sich schließlich in eine herkömmliche Doppelverglasung einfügen. Die Anordnung der Lichtsammellinsen, auch "Compound Parabol Concentrator" (CPC) genannt, kommen dabei zum Einsatz, um das Sonnenlicht mit geringer Einschränkung der Sichtverhältnisse optimal zu reflektieren.
Derzeit arbeiten das Team zudem mit einem Industriekonzern daran, den Herstellungsprozess zu optimieren: Die aus Millionen von Mikrospiegeln bestehende Fensterglasbeschichtung soll hochpräzise, schnell und kostengünstig produziert werden können. Danach sollen die Scheiben dann im NEST-Gebäude, einem modularen Forschungs- und Innovationsgebäude der Empa und Eawag, dem Alltagstest unterzogen werden.
Bessere Raumausleuchtung
Doch schon jetzt bringen die Wissenschaftler mit ihrer Neuentwicklung zahlreiche Vorteile in Verbindung. So könne das Glas den Verbrauch an thermischer Energie aus Heizung oder Klimaanlage um zehn bis 20 Prozent senken und die Tageslicht-Autonomie erheblich erhöhen, heißt es beispielsweise. Bei einem Lichteinfall von bereits 60 Grad würden die Prototypen bereits 80 Prozent des Lichts in nahezu horizontaler Richtung umleiten. Räume könnten so besser ausgeleuchtet werden. Und dies ohne eine Veränderung der Durchsicht.
Ein Ergebnis, dem auch das Kapitel "Ausblick“ des Springer-Fachbuchs "Glasbau" eine besondere Bedeutung beimisst: "Der Werkstoff Glas hat in der Fassade einen so hohen Stellenwert erlangt, da er neben dem Wärmeschutz eine regelbare Transparenz und damit eine dynamische Interaktion zwischen Gebäude und Umwelt bietet." Dies scheint mit der beschriebenen Neuentwicklung erfüllt zu werden.