Funktransparentes Isolierglas

Im Fassadenbereich sind heute Doppel- und Dreifachisolierglas mit Low-E oder Sonnenschutzschichten Stand der Technik. Die Low-E-Schichten reflektieren neben der Wärmestrahlung allerdings auch Funkwellen. Durch diesen Faraday-Käfig-Effekt ist der Mobilfunkempfang in modernen Gebäuden meist schlecht.
Im Forschungsprojekt »Funktransparentes Isolierglas« konnte durch eine fast unsichtbare Segmentierung der Low-E-Schichten der Mobilfunkempfang stark verbessert werden, ohne die Wärmeisolation wesentlich zu beeinträchtigen. Durch die Erhöhung des transmittierten Signals konnte die Funktion der Daten- und Navigationsdienste wesentlich verbessert werden. Der U-Wert erhöht sich dabei nur sehr geringfügig. Die Lösung ist anwendbar für Wärme- und Sonnenschutzschichten in Zweifach- und Dreifachverglasungen im Gebäude- wie auch im Fahrzeugbereich.

Beim Bau moderner Gebäude spielt die Energieeffizienz eine immer wichtigere Rolle, um den Klimazielen gerecht zu werden und die gesetzlichen Bestimmungen zu erfüllen. Dabei sind unter anderem die transparenten Fassaden ein essenzieller Bestandteil. Zum Einsatz kommen hier beispielsweise Doppel- und Dreifachisoliergläser mit einer oder mehreren Wärme- oder Sonnenschutzbeschichtungen. Diese Schichten sind im sichtbaren Spektrum transparent, reflektieren allerdings im Infrarotbereich, wodurch die Wärmestrahlung im Gebäude gehalten wird. Allerdings werden auch die langwelligeren Funkwellen zurückgeworfen. Durch diesen Effekt entsteht ein Faraday’scher Käfig, der zu massiven Einschränkungen beim Empfang von Datendiensten und GPS-basierten Diensten führt. Typischerweise reagieren Endgeräte darauf mit einer Erhöhung der Sendeleistung. Dies hat eine verminderte Batterielaufzeit sowie eine erhöhte Belastung durch elektromagnetische Felder im Gebäude zur Folge, und dies umso mehr, als die Strahlung mehrfach im Inneren des Gebäudes hin und her reflektiert wird. 

Unser Lösungsansatz besteht in der Segmentierung der Low-E-Schicht, z.B. durch Laserablation oder andere Verfahren. Die Segmente werden deutlich kleiner als die Wellenlänge der zu transmittierenden Funksignale dimensioniert. Dadurch konnte über den gesamten relevanten Frequenzbereich (UMTS, LTE, 5G, WLAN, GPS) eine Verbesserung des transmittierten Signals um 20-50 dB (Faktor 100-100.000) erreicht werden. 

Messungen an einer Demonstratorfassade haben ergeben, dass sich der Empfang von Datendiensten bei Verwendung einer funktransparenten Verglasung deutlich verbessert. So wurde z.B. eine Erhöhung der Datenrate im Download um einen Faktor 60 erreicht. 

Der U-Wert (Wärmedurchgangskoeffizient) steigt bei der Segmentierung nur sehr begrenzt um etwa 0,1 W/(m2K) an. Außerdem ist das durch den Prozess auf dem Glas entstandene Raster für das menschliche Auge nahezu unsichtbar. Die Wärmedämmwirkung und die Lichtdurchlässigkeit werden also nicht maßgeblich beeinträchtigt. 

Die Technologie ist für Wärme- und Sonnenschutzverglasung mit allen typischen soft coatings anwendbar. Zusätzlich kann sie mit anderen Technologien wie beispielsweise Schallschutz kombiniert werden.

Die Entwicklung erfolgte in Zusammenarbeit mit unseren Partnern isophon glas und Arnold Glas.