Entwicklung eines strahlungsadaptiven Markisengewebes mit erhöhter Durchsichtigkeit bei gleichzeitig erhöhten Blend- und Wärmeschutzeigenschaften für Senkrechtmarkisen an Nichtwohngebäuden

Bei der Planung nachhaltiger Gebäude spielen Fassadenöffnungen eine große Rolle, da sie den Energiebedarf, die Energiekosten, den thermischen und visuellen Komfort sowie den Wärmeschutz maßgeblich beeinlussen. Die Einflussgrößen auf die jeweiligen Qualitäten stehen teilweise im Zielkonflikt. Dieser Konflikt besteht u.a. zwischen der Tageslichtnutzung und dem Wärmeeintrag/Wärmerverlust durch die Fassadenöffnungen in Form von Verglasungen und Sonnenschutzsystemen. Diese sollen den Raum einerseits vor solaren Wärmeeinträgen und den Nutzer vor Direktstrahlung und Blendung schützen. Andererseits soll verfügbares Sonnenlicht maximal genutzt und Kunstlicht reduziert werden. Darübr hinaus soll der Nutzer bei aktiviertem Sonnenschutz eine Sichtverbindung nach außen haben.
Die Anforderung an die Sonnenschutzfunktion ist im Winter anders als im Sommer. Im Winter besteht das Schutzziel in der Reduzierung der Gebäudeauskühlung durch die Wärmestrahlung des Innenraumes nach außen und die Erhöhung der solaren Gewinne ohne Verringerung der Blendschutzffunktion. Im Sommer ist das Schutzziel die Reduzierung der Aufheizung des Innenraumes und die Reduzierung der Leuchtdichte auf der Innenseite des Sonnenschutzes.
Neben der Erfüllung visueller und thermischer Anforderungen müssen Sonnenschutzsysteme windstabil, UV-beständig und schmutzabweisend sein. Diese drei Grundanforderungen erfüllen Senkrechtmarkisen bereits sehr gut.
Der Nachteil von Markisen besteht in einem geringen Lichttransmissionsgrad bei gleichzeitig sehr guter Sonnen- und Blendschutzfunktion. Aus diesem Defizit ergibt sich der Forschungsbedarf zur Entwicklung eines strahlungsadaptiven Markisengewebes vornehmlich für den Einsatz in Senkrechtmarkisen sowohl im Neubau als auch im Bestand.
Ziel des Forschungsvorhabens:
Es soll ein Markisen-Gewebe einschließlich Beschichtung für die senkrechte Anwendung außerhalb von Verglasungen entwickelt werden, das die Transmissions- und Absorptionseigenschaften in Abhängigkeit vom Einstrahlungswinkel und der Strahlungsintensität der Sonne verändert. Dabei wird die Transmission des sichtbaren Strahlungsanteils durch kontinuierlich zunehmende Absorption so gedämpft, dass eine maximale Leuchtdichte nicht signifikant überschritten wird.
Durch eine geeignete Perforation des Markisengewebes können gute Ergebnisse bei Sonnenschutz, Blendschutz und Transparenz erreicht werden. Eine Steigerung der Performance soll durch die Beschichtung mit einem phototrop ausgerüsteten Polymer erreicht werden.
Die Eigenschaften des visuellen und thermischen Komforts von textilen Sonnenschutzeinrichtungen sind in DIN EN 14501 in fünf Klassen von 0 (sehr geringe Auswirkung) bis 4 (sehr hohe Auswirkung) eingeteilt.
Das Projektziel ist die Entwicklung eines polymerbeschichteten Markisengewebes mit folgenden Produkteigenschaften.
1. Sonnenschutz: Klasse 4
2. Blendschutz: Klasse 3
3. Sichtkontakt nach außen: Klasse 3-4
4. Tageslichtnutzung: Klasse 3-4
5. Farbwiedergabeindex: mindestens 80

Arbeitsplan
1. Anforderungsspezifikation, Materialauswahl, Gewebeherstellung und Charakterisierung
2. Applikation von Polymeren, Oberflächenmodifizierung und Partikel-Kopplung
3. Simulation visueller und thermischer Wirkungen verschiedener Gewebevarianten
4. Aufbau Markisen-Versuchstand, Messung visueller und thermischer Wirkungen der Markise vor einem Fenster

Ergebnisse
Die Funktionalisierung von schwer modifizierbaren PET-Geweben mit Nanopartikeln, die zuvor eine Modifizierung mit photochromen Farbstoffen erhielten, ist gelungen und reproduzierbar. Auch die Modifikation von PET-Geweben mit photochromen Farbstoffen über dünne Folienschichten war erfolgreich.
Die Beeinflussung der wichtigsten Zielgrößen „Lichttransmission“ und „Verschattungsgrad“ konnte nachgewiesen werden. Das Maß der Beeinflussung erreichte noch nicht die im Forschungsantrag formulierte und für die Praxis notwendige Größenordnung (bisher ca. 50 % erreicht).
Die Ergebnisse eröffnen zwei Wege für weiterführende Untersuchungen.
1. Laminierung des PET-Gewebes „Ettlin β35“ mit dem phototrop ausgerüsteten Polymer
2. Weiterentwicklung des phototrop ausgerüsteten Polymers als Folie

Bei einer weiterführenden Entwicklung der strahlungsadaptiven Markise müssen folgende Aufgaben gelöst werden.
1. Farbstoffe (grau, beige) einsetzen, welche die Farbwiedergabe nur gering beeinflussen
2. Farbstoffe mit unterschiedlichen Schaltpunkten in Abhängigkeit von der Strahlungsleistung mischen
3. Reversibilität des Verdunklungseffektes durch geeigneten Farbstoff beschleunigen
4. Sicherung des UV-Schutzes bei Herstellung von Laminaten (Fäden sind bereits UV-stabil) oder Folien
5. Sicherung eines reduzierten Anschmutzverhaltens durch hydrophobe Ausrüstung