Vakuumisolierglas: Funktionsweise
Der Wärmetransport in konventionellen Doppel- oder Mehrfachverglasungen
besteht aus den Anteilen
- Wärmeleitung durch das Gas im Scheibenzwischenraum und
- Wärmestrahlung zwischen den Glasscheiben.
Bei Vakuumisolierglas (VIG) kommt noch ein dritter Anteil hinzu, nämlich
Wärmeleitung über die sich im Scheibenzwischenraum befindlichen Stützen.
Durch Verringerung jedes der Anteile kann die Dämmwirkung einer Verglasung
erhöht werden. Bei nicht-evakuierten Verglasungen wird die Wärmeleitung
des Gases im Scheibenzwischenraum durch Einbringen spezieller Füllgase
(z.B. Argon oder Krypton) verringert. Die Wärmestrahlung zwischen den Glasscheiben
kann durch Aufbringung IR-reflektierender Beschichtungen (low-ε-Schichten)
erheblich reduziert werden. Diese beiden Maßnahmen reduzieren den U
g-Wert
einer Doppelverglasung von rund 3 W/(m²K) - Luftfüllung, keine
low-ε-Schicht - auf etwa 0,9 W/(m²K) - Kryptonfüllung,
low-ε-Schicht mit ε = 0,04. Geringere U
g-Werte
lassen sich z.B. durch das Einbringen weiterer Dämmschichten wie bei der
Dreifachverglasung erreichen. Erheblicher Nachteil der Dreifachverglasungen
ist jedoch das große Gewicht und die hohe Systemdicke. Beim Vakuumisolierglas
wird ein anderer Weg gewählt. Die effektive Wärmeleitfähigkeit
des Füllgases hängt nämlich vom Gasdruck und dem Scheibenabstand
ab. Die Abbildung zeigt den Wärmedurchlasskoeffizienten eines 1 mm
breiten Spaltes mit Luft als Füllgas in Abhängigkeit des Gasdruckes.
Um den Anteil der Wärmeleitung des Füllgases signifikant zu reduzieren
sind Gasdrücke <10 - 3 mbar erforderlich.
Bei vernachlässigbarer Wärmeleitfähigkeit des Füllgases
lassen sich mit exzellenten low-ε-Schichten rein rechnerisch U
g-Werte
von ca. 0,15 W/(m²K) realisieren. Leider müssen bei einem solchen
evakuierten System jedoch noch Stützen im Scheibenzwischenraum eingebracht
werden, die eine nicht zu vernachlässigende Wärmebrücke darstellen.
Vor allem aus Gründen der mechanischen Stabilität muss der Abstand
der Stützen möglichst klein gehalten werden, was thermisch nicht optimal
ist. Experimentelle Untersuchungen haben gezeigt, dass mit Vakuumisolierglas
bei Verwendung thermisch optimierter Stützen U
g-Werte < 0,5 W/(m²K)
bei Systemdicken von 9 mm möglich sind.
