Vacuümgeïsoleerde beglazing in energiezuinige gebouwen 14 december 2018

Vacuümglas of beter gezegd, vacuümgeïsoleerde beglazing is een opkomende technologie die gericht is op het voldoen aan de strenge thermische prestatie-eisen van netto-nulenergievensters. Door het creëren van een vacuüm tussen de glaspanelen worden de thermische efficiëntie en geluidsisolatie gemaximaliseerd, omdat er geen gas in de ruimte komt.

Dr. Saim Memon heeft een slimme drievoudige vacuümbeglazing ontwikkeld die over ramen van gebouwen kan worden geplaatst om de warmtedoorgangswaarde (U-waarde) van 0,33 Wm-2K-1 te verminderen (een daling van 88,21% van de U-waarde in vergelijking met drievoudige luchtgevulde beglazing). 

De Britse huishoudelijke voorraad verbruikt meer energie voor ruimteverwarming dan enige andere sector, met 27 miljoen huizen in het VK die goed zijn voor ongeveer 66% van het totale verbruik van aardgas. 

Ondanks de modernisering van een aantal isolatiemethoden voor woningen en verbeterde verwarmingssystemen is er nog ruimte om het energieverlies bij ruimteverwarming te beperken. Progressieve technologieën – zoals het slimme drievoudig vacuümgeïsoleerde glas dat hier wordt besproken – spelen een duidelijke rol bij het leveren van energie-efficiëntie die ook voldoet aan de verwachtingen van de klant.

Drievoudig vacuümgeïsoleerd glas (TVIG) heeft het vermogen om de thermische warmtestroom tussen de warme en koude kant van het raam te verminderen, d.w.z. om een hoge thermische isolatie of een lagere U-waarde te bieden. Het wordt slim genoemd omdat het is gebouwd met drie platen van 4 mm dik glas, met een evacuatieholte van minder dan 0,1 Pa, gescheiden door 0,13 mm hoge en 0,3 mm diameter roestvrijstalen steunpilaren. De randen zijn afgedicht met een hermetische afdichting van glaslegering.

Met een U-waarde van ≈ 0,33 Wm-2K-1 kan TVIG achteraf worden ingebouwd in bestaande gebouwen. Als we het zouden vergelijken met drievoudige luchtgevulde beglazing, die een U-waarde van 2,8 Wm-2K-1 heeft, dan zou het de U-waarde met ≈ 88,21% verlagen. Het zou ook een verhoging van de verhoudingen tussen raam en wand mogelijk maken omdat de U-waarde dichter bij die van de isolatie van holle wanden ligt voor een betere daglichtinval.

Volgens onderzoek vertonen woningen die zijn voorzien van drievoudige vacuümbeglazing een drastische daling van de ruimteverwarmingsbelasting en een matige toename van de zonnewinst in vergelijking met conventionele beglazingstypes. De jaarlijkse energiekosten voor ruimteverwarming van een enkele beglaasde woning werden geminimaliseerd tot 15,31% (≈ 90,7 USD) door de retrofit van drievoudige vacuümbeglazing. Een invloed van het totale warmteverlies door de stof van een woning met massieve wand werd geanalyseerd met steady-state berekeningen, wat wijst op een daling van 10,23 % bij drievoudige vacuümbeglazing in vergelijking met enkele beglazing.

Dr. Saim Memon, Senior Lecturer in Electrical Engineering aan de London South Bank University, zegt echter dat het één ding is om een drievoudige vacuümbeglazingstechnologie te hebben en een ander ding om de massamarkt te overtuigen om in deze technologie te investeren. Het belangrijkste probleem is de neiging van sommige gasmoleculen die in de holte achterblijven om te reageren wanneer ze gedurende langere tijd worden blootgesteld aan zonlicht en/of extreme klimaatomstandigheden als gevolg van de productie van koolmonoxide in de holte die de vacuümlaag afbreekt en de U-waarde beïnvloedt.

Het spreekt voor zich dat drielaags vacuümglas wordt blootgesteld aan zonlicht en dus moet worden ontworpen om bestand te zijn tegen verschillende klimaten en temperaturen om degradatie van het vacuüm te voorkomen. Verder onderzoek is nodig om de duurzaamheid en bedrijfscyclus van de drievoudige vacuümbeglazing te onderzoeken en te verbeteren met behulp van niet-verdampbare getters, die gassen absorberen die uit de interne glasoppervlakken in de holte ontsnappen en zorgen voor stabiliteit op lange termijn van de vacuümdruk van TVIG, en kosteneffectieve hermetische randafdichtingsmaterialen.

Literatuurverwijzing

Memon, S., Farukh, F., Kandan, K. 2018. Effect van drukdaling in holtes op thermische prestaties van toepassingen met drievoudig vacuümglas. Sci. 8(9), 1705.

Memon, S en Eames, P. C. 2017. Voorspelling van de energieprestaties van zonne-energie en ruimteverwarming voor een eengezinswoning met een verkoopmuur die achteraf is uitgerust met de drievoudige vacuümbeglazing van composiet met randafdichting. Energieprocedia (122) 565-570.

Memon, S., Farukh, F., Eames, P. C., Silberschmidt, V. V. 2015. Een nieuwe hermetische composietrandafdichting voor lage temperaturen voor de productie van drievoudig vacuümglas. Vacuüm (120) 73-82. 

Dr. Saim Memon is senior docent elektrotechniek aan de London South Bank University, VK. Hij studeerde BEng(hons) in elektrotechniek, MSc in mechatronica (Staffordshire University, VK), PhD (Smart Vacuum Insulated Glazings) (Loughborough University, VK) en PGCert in Teaching Qualification FE (University of Aberdeen, VK). Hij is Fellow of Higher Education Academy en heeft een Qualified Teacher-status bij de General Teaching Council for Scotland (GTCS).