Bildschirmtechnik für Architekturverglasungen

Für die Steuerung des Licht- und Energieeintrags in Gebäuden stehen neben konventionellen Sonnenschutzeinrichtungen auch schaltbare Verglasungen zur Verfügung. In der Regel kommen dabei sogenannte smarte Materialien zum Einsatz, deren spezifische Wechseleigenschaften genutzt werden, um einen Schaltvorgang zu ermöglichen. Häufig erreichen diese jedoch nicht die gewünschten Reaktionszeiten, sind außerdem temperaturempfindlich oder weisen eine unvollständige Farbneutralität auf.

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Im Rahmen eines Forschungsvorhabens am Institut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren (ILEK) der Universität Stuttgart haben Wissenschaftler nun die bei Bildschirmen eingesetzte TN-Technologie (engl. twisted nematic) hinsichtlich ihrer Eignung für Fassadenanwendungen untersucht. Ein sehr schnelles Umschaltverhalten von transparent zu verdunkelt, bei vernachlässigbaren Farbverfälschungen ist charakteristisch für diese Technologie. Allerdings ist die maximale Transmission derartiger Systeme eingeschränkt.

Für das Projekt verwendeten die Forscher schaltbare TN-Module der Firma BMG MIS mit kleinteiliger Strukturierung und vielen einzeln ansteuerbaren Bildpunkten. Durch die spektrometrische Vermessung der Module und Modulkomponenten, die Bestimmung der Schaltgeschwindigkeiten und Langzeitversuche zur Alterungsbeständigkeit von Kleinmustern der TN-Zellen ließ sich das System charakterisieren. Darüber hinaus wurden 24 TN-Module in eine geschosshohe Isolierverglasung integriert. Diese wurde im Fassadentestgebäude des ILEK eingebaut und mit einer einfachen temperaturbasierten Regelung betrieben. So konnten empirische Untersuchungen im Testraum des Fassadentestgebäudes durchgeführt und die Effektivität der Verglasung im Hinblick auf die Licht- und Energiedurchgangsregelung sowie die Blendvermeidung bestimmt werden.

Die entwickelte Verglasung erlaubt es, die Funktionen Blendvermeidung und Raumhelligkeitsregelung voneinander zu entkoppeln. Zudem ermöglicht sie die Darstellung grafischer Inhalte und Texte. In Sekundenbruchteilen können einzelne Bereiche der Verglasung unabhängig voneinander angesteuert werden, um damit auf schnelle Änderungen der Bestrahlungsstärke zu reagieren. Dadurch wird eine gezielte Sonnen- und Blendschutzfunktionalität bei bestmöglicher Gesamthelligkeit im Raum erreicht. Die Stuttgarter Forscher bescheinigen der Technologie ein großes Potenzial – sowohl zur Steigerung des Nutzerkomforts als auch zur Reduktion des bei der Gebäudekonditionierung anfallenden Energieverbrauchs.

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