Knappe ramen

Naar ramen hoef je steeds minder om te kijken, nu het schoonmaken daarvan binnenkort tot het verleden gaat behoren. Ramen lijken steeds intelligenter en kunnen straks een belangrijke rol in de energiehuishouding vervullen.

Het zal niet lang meer duren of de glazenwasser verdwijnt van het toneel, want dankzij speciaal geprepareerde ramen is straks het ramen zemen voorgoed overbodig. Zo heeft de grote Duitse glasfabrikant Pilkington onlangs een zelfreinigend glas geïntroduceerd onder de naam Activ. De speciale eigenschappen dankt het glas aan een pyrolytische coating van tinoxide met een dikte van 50 nanometer (50 miljoenste millimeter). Wanneer er water op de coating valt, ontstaat onder invloed van ultraviolet licht zuurstof, die de organische vuilafzettingen afbreekt. Bij een volgende regenbui spoelt het losgeweekte vuil weg. Doordat de coating bovendien hydrofiel is, vormt het regenwater geen druppeltjes maar een gladde laag op het raamoppervlak. Vergeleken met conventioneel glas droogt hierdoor het water snel op zonder te vlekken. Activ ramen zijn ongeveer 15 tot 20 procent duurder dan traditionele ramen. Ook het in Pittsburgh (VS) gevestigde PPG heeft afgelopen maanden onder de naam Sunclean een zelfreinigend raam op de markt gebracht, dat volgens hetzelfde principe werkt.

Het raam van vroeger, dat alleen een functie had om de weersinvloeden tegen te gaan, heeft tegenwoordig nog veel meer mogelijkheden. Wat te denken van het raam dat niet alleen kou tegenhoudt, maar dat ook nog voor verwarming kan zorgen? Door het elektrisch aansturen van een metalen coating aan de binnenkant van een dubbele beglazing levert het Ecosun raam stralingswarmte. Omdat het raam stralingswarmte levert kan de temperatuur lager liggen dan bij luchtverwarming bij een vergelijkbare mate van comfort. Zo komt een stralingswarmte van 18 graden Celsius overeen met een `comfortgevoel' van 22 graden. Volgens Heatec, de importeur van Ecosun, heeft het glasoppervlak een maximaal vermogen van 250 watt per vierkante meter. In dit geval haalt de binnenruit een temperatuur van 37 graden.

Overigens zijn er ook spiegels met dit verwarmingssysteem uit te rusten. Naast de warmte zorgt de elektrisch verwarmde spiegel ook voor een condensvrij zicht. Ook Saint-Gobain produceert een elektrisch verwarmd glas onder de naam Eglass. Het glas is leverbaar in verschillende vermogensklassen, van 50 tot 100 W/m², van 100 tot 300 W/m² en voor speciale toepassingen, zoals het laten smelten van sneeuw en ijs van glazen daken, tot 600 W per vierkante meter.

Dat ramen steeds minder kou laten ontsnappen is sinds de invoer van dubbele glazen een bekend gegeven. Inmiddels is de isolatiewaarde van sommige beglazingen zo gestegen, dat zij net zo goed isoleren als een gangbare dubbelsteens muur. Hierbij is het begrip k-waarde van belang, dat (in Watt per m²) aangeeft hoe groot de weerstand tegen warmteverlies is. Zo heeft volgens gegevens van de Belgische Bond Beter Leefmilieu enkel glas een k-waarde van 5,8, dubbel glas 3,2, driedubbel glas 2,1, dubbel glas met reflecterende laag 1,9, dubbel glas met reflecterende laag en gasvulling 1,2 en vacuümglas een k-waarde van 0,8. Ter vergelijking: bij een gangbare muur ligt de k-waarde op 1,5, een gemiddeld dak komt op 2,0 W/m². Naarmate de ramen beter isoleren komen overigens de kozijnen steeds sterker als de grote verliespost naar voren.

Energiewinst is niet alleen te behalen door ramen warmte te laten vasthouden, maar ook door de lichttoetreding te verbeteren. Dat kan door het horizontaal aanbrengen van minuscule lamellen in de ruimte in het bovenste gedeelte van de dubbele beglazing. De lamellen weerspiegelen het buitenlicht tegen het plafond, en maken kunstmatige verlichting minder snel noodzakelijk. Bij de ramen van de Engelse firma Redbus Serraglaze zijn de lamellen een paar micron dik, niet dikker dan een mensenhaar, en slechts 0,3 mm breed. Het Duitse Y-glas, dat met hetzelfde principe werkt, is vooral voor bovenlichten bedoeld. Volgens de fabrikant treedt de verbetering van de lichttoetreding vooral op tussen 3 en 7 meter vanaf het raam.

Overigens doet de Duitse Hochschule Wismar met financiële ondersteuning van de EU onderzoek naar de mogelijkheid om holografische optische elementen in ramen onder te brengen. De hologrammen hebben als eigenschap dat ze, net als de lamellen, parallel invallende lichtbundels onder een hoek weerkaatsen. Diffuus licht passeert zonder afbreking ongehinderd de hologrammen, zodat door de hologrammen dicht bij het raam geen schaduwvorming optreedt.

Een bijzondere manier om energie te besparen zijn schakelbare ramen, hoewel energiebesparing lang niet altijd tot de doelstelling behoort. Zo stond bij de eerste commercieel verkrijgbare schakelbare ramen vooral het verhogen van het comfort voorop. In de spouw tussen de dubbele beglazing is een dunne laag vloeibare kristallen aangebracht. Wanneer het raam `uit' staat is het glas melkwit, na het doorvoeren van een elektrische stroom door de twee geleidende coatings, die aan de binnenkant van de beide ramen zijn aangebracht, richten de kristallen zich in dezelfde richting en is het glas doorzichtig. In het Kantoor van de Toekomst in 's Hertogenbosch is bijvoorbeeld een dergelijk raam te zien. Hier zijn de `Priva-Lite' glazen van Saint-Roche gebruikt. De vloeibare kristaltechniek lijkt bijvoorbeeld goed van toepassing voor ramen in badkamers of voor scheidingswanden binnenskamers. Maar ook als zonwering kunnen deze ramen een goede bijdrage aan de warmtehuishouding leveren, door de behoefte aan airconditioning te verlagen. Volgens het Amerikaanse National Renewable Energy Laboratoria valt op deze manier jaarlijks 70 kWh elektriciteit per vierkante meter raam te besparen.

Andere technieken om de doorzichtigheid te beïnvloeden zijn elektrochrome, thermochrome, fotochrome en gaschrome systemen. Bij de elektrochrome toepassing kan een raam van helder naar volledig donker veranderen. Met name als zonwerend middel voor auto's zou deze techniek uitkomst kunnen bieden. De doorzichtigheid van thermochrome ramen veranderen onder invloed van de temperatuur. Het Amerikaanse bedrijf Suntek heeft een raam ontwikkeld met de naam Cloud Gel. In afgekoelde toestand laat het raam licht door, naarmate de temperatuur stijgt houdt het raam licht – en dus warmte – tegen. Fotochrome ramen, die nog in ontwikkeling zijn, veranderen onder invloed van licht, net zoals sommige zonnebrillen dat doen. Bij gaschrome ramen is waterstof tussen beide ramen aangebracht. De hoeveelheid varieert van 1 tot 75 procent. Het waterstof verkleurt op zo'n manier stapsgewijs de coating van tungstenoxide (WO3), die aan de binnenkant van de beide ramen is aangebracht. De coating krijgt onder invloed van waterstof een donkerblauwe kleur, het verbleekt als het weer in aanraking komt met zuurstof. Een klein pompje zorgt voor de toevoer van het waterstof. Het Fraunhofer Institute for Solare Energy Systems, dat deze techniek heeft uitgedacht, ziet naast de mogelijke energiebesparing ook veel winst voor architecten, die veel meer ontwerpersvrijheid krijgen, zonder zich al te veel zorgen te hoeven maken overenergetische verliezen.

Op initiatief van het in Freiburg gevestigde instituut gaat de glasfabrikant Interpane het systeem produceren. De ramen zouden twintig jaar onderhoudsvrij kunnen functioneren. ,,De gebruiker merkt niets van de techniek'', aldus projectleider Wolfgang Graf van het Fraunhofer Institute, ,,de waterstofconcentratie is zo laag dat zelfs als de ramen zouden breken er geen enkele gevaar optreedt.''

Websites:

www.pilkington.com; www.ppg.com/gls_sunclean; www.heatec.nl; www.serraglaze.redbus.co.uk;

www.saint-gobain-glass.com;

www.ise.fhg.de.