Da direkt am eingebauten Bauteil gemessen wird, lassen sich bestehende Verglasungen ohne Ausbau und zerstörungsfrei untersuchen. Das Verfahren verbindet die Messung von Solarstrahlung und Wärmestrom mit einer simulationsgestützten Auswertung: Erfasst werden die einfallende und die transmittierte Solarstrahlung sowie der Wärmestrom an der raumseitigen Glasoberfläche. Ein digitaler Zwilling bildet das instationäre thermische Verhalten der Verglasung ab und erlaubt den direkten Abgleich von Messung und Simulation.
Messverfahren
Herzstück des Messverfahrens ist eine temperaturgeregelte Wärmestrommessplatte. Peltier-Elemente halten sie auf Raumlufttemperatur, sodass kein temperaturbedingter Wärmeaustausch entsteht. Der gemessene Wärmestrom entspricht damit direkt dem solaren Wärmeeintrag, also der transmittierten Solarstrahlung plus der sekundären Wärmeabgabe der erwärmten Scheibe. Ein mehrzonig geregelter Schutzring um die Messfläche verhindert seitliche Wärmeflüsse und sorgt für einen eindimensionalen Wärmestrom. Zwei kabellose Pyranometer messen zeitgleich die Einstrahlung aussen in der Fassadenebene und raumseitig hinter der Verglasung.
Die Auswertung der Messdaten erfolgt über den digitalen Zwilling des gemessenen Glasaufbaus, der den Gesamtenergiedurchlassgrad (g-Wert) und den solaren Transmissionsgrad τ unter realen Einsatzbedingungen simuliert. Das Modell berücksichtigt Sonnenstand und Einfallswinkel und trennt die Einstrahlung anhand von Wetterstationsdaten in Direkt- und Diffusanteil. So lassen sich auch winkelabhängige und lichtlenkende Systeme wie Lamellen, Streckmetall oder Fassadenbegrünungen charakterisieren.
Anwendungsbereiche
Das Messsystem dient der experimentellen energetischen Beurteilung eingebauter Verglasungen unter realen Einsatzbedingungen. Es handelt sich um ein nicht genormtes Verfahren. Die Ergebnisse ergänzen normbasierte Kennwerte, ersetzen aber keine Prüfung durch eine akkreditierte Stelle. Für die Messung muss die Aussenseite der Verglasung zugänglich sein, damit das äussere Pyranometer angebracht werden kann. Einzuplanen ist ein halber Tag mit möglichst ungehinderter direkter Besonnung der Fassade. Die Messung ist deshalb wetterabhängig.
Technische Daten:
- Messprinzip: Peltier-geregelte Wärmestrommessplatte mit mehrzonigem Schutzring, raumseitig auf der Verglasung montiert
- Messfläche: 125 x 125 mm
- Messgrössen: Gesamtwärmestrom (W/m²), Globalstrahlung in Fassadenebene und transmittierte Solarstrahlung (W/m²), Platten-, Schutzring- und Raumlufttemperatur (PT100), Aussentemperatur und relative Luftfeuchte
- Strahlungsmessung: Pyranometer Kipp & Zonen CMP3 (Thermosäule, ISO 9060:2018 Spectrally Flat Class C, 300–2800 nm), batteriebetrieben, kabellose Datenübertragung via Bluetooth Low Energy
- Datenerfassung: Messintervall 1 s, Speicherung auf SD-Karte, Live-Übertragung auf Laptop
- Messdauer: ca. 3.5 h pro Konfiguration bei direkter Besonnung, davon ca. 30 min Einschwingphase und 2.5 h Auswertefenster
- Auswertung: Mittelwerte über ein quasi-stationäres Auswertefenster, Abgleich mit dem Digital Twin der Verglasung, Vergleich mit Kennwerten nach EN 410 / EN 673
- Ergebnisse: g-Wert und solarer Transmissionsgrad τ unter Einsatzbedingungen, mit Angabe von Einfallswinkel, Direkt- und Diffusanteil; Zeitverläufe Messung vs. Simulation; Messbericht inkl. Messunsicherheit [± … %]
- Hauptgerät: Abmessungen: 30 x 30 cm ohne Saugnäpfe (mit: 58 x 30 cm)
Gewicht: 12 kg, Befestigung: Saugnäpfe, Netzanschluss 230 V
Validierungsbeispiel (3-fach-Schallschutz-Isolierglas): Über ein Auswertefenster von 2.5 h liegt die Simulation (Digital Twin) im Mittel 3.5 % unter der gemessenen solaren Transmission und 3.1 % unter dem gemessenen Gesamtwärmestrom. Der daraus abgeleitete g-Wert beträgt 49.1 %, laut Datenblatt 49.0 %.
Hinweis: Der g-Wert unter Einsatzbedingungen hängt von Einfallswinkel, Strahlungsverteilung und Klima ab. Er ist daher nicht direkt mit dem normativen g-Wert vergleichbar, der für senkrechten Einfall und definierte Randbedingungen gilt.
Neben Anwendungen in Forschung und Lehre bietet das Kompetenzzentrum experimentelle Messungen als Dienstleistung an. Es unterstützt Industriepartner bei der Entwicklung und Optimierung von Verglasungen und Sonnenschutzsystemen. Planende und Eigentümerschaften berät es bei der Beurteilung bestehender Fassaden, etwa wenn keine Produktdaten mehr vorliegen oder der Einfluss von Sonnenschutz und Begrünung quantifiziert werden soll.
