Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE| Laufzeit: | Januar 2013 - Dezember 2014 |
| Auftraggeber / Zuwendungsgeber: |
German Federal Ministry of Economic Affairs and Energy (BMWi) |
| Kooperationspartner: | ZAE Bayern, Fraunhofer Institute for Mechanics of Materials IWM Freiburg |
| Webseite: | www.vig-info.de |
VIG-S – Flexibler Randverbund für Vakuumisolierglas-Systeme
Vakuumisolationsglas: Fenster mit sehr niedrigem U-Wert
Abb. 1: Prototyp eines Vakuumglases mit 0,5 mm dicken Abstandhaltern in einem Raster von 3 cm. Die Abstandhalter sind kaum sichtbar. Die Gesamttiefe der Verglasung beträgt 9 mm (Rahmen ca. 20 mm) und das Gewicht ist vergleichbar mit dem Gewicht eines Standard-Zweischeibenfensters. Derzeit sind Fenster mit einer Abmessung von 1 m x 1 m am Fraunhofer ISE in der Entwicklung.
Noch immer stellen Fenster beim Wärmeschutz von Gebäuden eine thermische Schwachstelle dar. In Skandinavien werden aus diesem Grund schon Fenster mit Vierfachverglasung verbaut. Mit steigender Scheibenanzahl erhöht sich jedoch neben dem Gewicht auch die Systemdicke (> 40 mm) der Fenster. Dem gegenüber steht das Vakuumisolationsglas (VIG), bestehend aus dem Verbund von zwei Glasscheiben mit einem evakuierten Scheibenzwischenraum. Die Wärmedämm- eigenschaften von VIG-Systemen sind mit denen der Vierfachverglasung vergleichbar (Ug ≤ 0,5 W/m²K). Realisiert wird VIG durch einen gasdichten und flexiblen Randverbund, wobei die Kernkompetenzen des Fraunhofer ISE in der Beschichtung der einzelnen Komponenten und im Vakuumlaserschweißprozess liegen.
Ziel des Vorhabens »VIG-S« ist die Entwicklung der Prozesse für die Produktion von Vakuumisolationsglas(VIG)-Systemen. Dafür werden alle erforderlichen Prozessschritte untersucht und optimiert. Der angestrebte Ug-Wert von 0,5 W/m²K wird nur erreicht, wenn im Scheibenzwischenraum ein maximaler Druck von < 1 x 10-3 mbar herrscht. Dafür ist ein gasdichter und flexibler Randverbund notwendig, der sowohl die Dichtigkeit über die gesamte Laufzeit gewährleistet, als auch den thermisch bedingten Ausdehnungen der Glasscheiben standhält. Die Umsetzung dieses Randverbunds stellt die größte Herausforderung dar und ist somit der Schwerpunkt dieses Vorhabens. Realisiert wird der Randverbund durch einen angepassten Glas / Metall-Verbund. Glas- und Metallsubstrate werden mit einem lötfähigen Schichtsystem durch Magnetronsputtern beschichtet und anschließend im Weichlotverfahren verlötet. Pro Fensterscheibe ergibt dies ein Halb-VIG. Zwei dieser Halb-VIG werden im abschließenden Laserschweiß-Verfahren in Vakuum zu einem kompletten VIG gefertigt. Um mechanischen Kontakt der beiden Glasscheiben durch den Atmosphärendruck zu verhindern, werden vor dem Laserschweißprozess Abstandhalter in den Scheibenzwischenraum eingesetzt. Die Abstandhalter werden in Größe, Form und Anordnung so gewählt, dass sie beim fertigen Produkt kaum optische Einschränkungen verursachen (Abb. 1).