Was ist eine gesputterte Low-E-Beschichtung? Ein Hochleistungs-Wärmespiegel für Glas

Im Kern ist eine gesputterte Low-E-Beschichtung ein mikroskopisch dünner, transparenter Metallfilm, der im Vakuum auf Glas aufgebracht wird, um dessen Wärmedämmung drastisch zu verbessern. Diese Hochleistungsbeschichtung wurde entwickelt, um Wärme (langwellige Infrarotenergie) zu ihrer Quelle zurückzureflektieren, wodurch im Winter die Wärme drinnen und im Sommer draußen gehalten wird, während sichtbares Licht durchgelassen wird. Der Begriff „Sputtern“ bezieht sich speziell auf den ausgeklügelten Herstellungsprozess, der dafür verwendet wird.

Das Wichtigste ist zu verstehen, dass gesputterte Beschichtungen – auch als „Soft Coats“ bekannt – die höchste verfügbare Energieeffizienz bieten. Diese Leistung geht jedoch mit einem Kompromiss einher: Die Beschichtung ist empfindlich und muss in einer versiegelten Isolierglaseinheit (IGU) geschützt werden.

Wie gesputterte Beschichtungen Wärme kontrollieren

Um den Wert einer gesputterten Beschichtung zu verstehen, muss man zunächst das „Low-E“-Prinzip verstehen. „E“ steht für Emissivität, die Fähigkeit eines Materials, Energie abzustrahlen. Stark emittierende Materialien strahlen Wärme leicht ab, während Materialien mit geringer Emissivität dies nicht tun.

### Das Prinzip der geringen Emissivität

Standard-Klarglas hat eine hohe Emissivität. Es absorbiert Wärme und strahlt sie leicht in alle Richtungen ab. Das bedeutet, dass im Winter die Wärme Ihrer Innenheizung vom Fenster absorbiert und nach außen abgestrahlt wird, und im Sommer die Außenwärme nach innen abgestrahlt wird.

Eine Low-E-Beschichtung ist wie ein Wärmespiegel. Sie hat eine sehr geringe Emissivität, sodass sie langwellige Infrarotenergie (Wärme) reflektiert, anstatt sie zu absorbieren und wieder abzustrahlen. Dies reduziert den Wärmedurchgang durch das Fenster drastisch.

### Selektive Wellenlängenfilterung

Moderne gesputterte Beschichtungen sind spektral selektiv. Das bedeutet, sie sind so konstruiert, dass sie zwischen verschiedenen Wellenlängen der Sonnenenergie unterscheiden können.

Sie lassen hohe Mengen an sichtbarem Licht (kurzwellige Energie) durch, wodurch Innenräume hell bleiben. Gleichzeitig blockieren sie ultraviolettes (UV) Licht und langwellige Infrarotenergie (Wärme), wodurch Innenräume vor Sonnenschäden und unerwünschtem Wärmegewinn geschützt werden.

Der Sputterprozess erklärt

Sputtern ist eine Art der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD), die in einer großen Vakuumkammer stattfindet. Es handelt sich um einen „Offline“-Prozess, d.h. er wird durchgeführt, nachdem das Glas bereits hergestellt wurde.

### Ein mikroskopisches Billardspiel

Stellen Sie sich den Prozess wie ein mikroskopisches Spiel mit atomaren Billardkugeln vor. In der Vakuumkammer versorgt ein Hochspannungs-Elektrofeld ein Gas (typischerweise Argon) mit Energie, wodurch ein Plasma aus geladenen Ionen entsteht.

Diese Ionen werden beschleunigt und auf ein „Target“ aus dem gewünschten Beschichtungsmaterial, meist Silber, geschossen. Wenn die Ionen auf das Target treffen, schlagen sie einzelne Atome ab oder „sputtern“ sie.

### Aufbau der Beschichtung, Schicht für Schicht

Diese gesputterten Atome bewegen sich durch die Kammer und lagern sich auf der kühlen Oberfläche des Glases ab, wodurch ein außergewöhnlich dünner und gleichmäßiger Film entsteht.

Die wahre Stärke des Sputterns ist die Fähigkeit, mehrere, unterschiedliche Schichten zu erzeugen. Eine typische Hochleistungs-Sputter-Low-E-Beschichtung kann 5 bis 10 Schichten umfassen, darunter ein, zwei oder sogar drei Silberschichten für maximale Leistung, wobei andere Materialien als Schutz- oder Antireflexionsschichten dienen.

Abwägungen verstehen: Gesputtert vs. Pyrolytisch

Die Alternative zu einer gesputterten „Soft Coat“ ist eine pyrolytische „Hard Coat“. Das Verständnis des Unterschieds ist entscheidend für die richtige Materialspezifikation.

### Gesputterte „Soft Coat“

Gesputterte Beschichtungen bieten die höchste Leistung. Der Prozess ermöglicht mehrere Silberschichten, was zu extrem niedrigen U-Werten (ein Maß für den Wärmeverlust) und einer breiten Palette von Gesamtenergiedurchlassgraden (g-Werten) führt, um das Glas für ein bestimmtes Klima abzustimmen.

Diese Beschichtungen sind jedoch empfindlich. Die Silberschichten oxidieren und degradieren, wenn sie Luft oder Feuchtigkeit ausgesetzt werden. Aus diesem Grund müssen gesputterte Beschichtungen auf einer geschützten Oberfläche innerhalb einer Doppel- oder Dreifach-Isolierglaseinheit (IGU) angebracht werden.

### Pyrolytische „Hard Coat“

Pyrolytische Beschichtungen werden „online“ während des Glasherstellungsprozesses selbst aufgebracht. Das Beschichtungsmaterial wird auf das heiße Glasband gesprüht und mit der Oberfläche verschmolzen.

Dies erzeugt eine extrem haltbare und kratzfeste „Hard Coat“. Ihr Hauptvorteil ist, dass sie auf Einfachverglasungen oder auf exponierten Oberflächen verwendet werden kann.

Der Nachteil ist die Leistung. Eine pyrolytische Beschichtung ist weniger effektiv bei der Wärmereflexion als eine hochwertige gesputterte Beschichtung, was zu einem höheren (schlechteren) U-Wert führt. Sie bietet auch weniger Flexibilität bei der Kontrolle des solaren Wärmegewinns.

Die richtige Wahl für Ihr Ziel treffen

Ihre Wahl zwischen einer gesputterten oder pyrolytischen Beschichtung hängt vollständig von den Leistungsanforderungen und der Anwendung des Projekts ab.

• Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf maximaler Energieeffizienz liegt: Gesputtertes Low-E ist die definitive Wahl. Seine überlegenen Dämmeigenschaften sind für Hochleistungsgebäude und Projekte, die den Energieverbrauch minimieren möchten, unerlässlich.
• Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf Haltbarkeit in einer exponierten Anwendung liegt: Pyrolytisches Low-E ist die einzige Option. Es eignet sich für Projekte wie Sturmfenster oder in Anwendungen, bei denen eine einzelne Glasscheibe erforderlich ist.
• Wenn Sie die Solarkontrolle für ein bestimmtes Klima feinabstimmen müssen: Gesputtertes Low-E bietet die Flexibilität, eine Beschichtung zu wählen, die in einem heißen Klima immense Solarwärme blockiert oder in einem kalten Klima passiven solaren Wärmegewinn ermöglicht.

Letztendlich befähigt Sie das Verständnis des Herstellungsprozesses, die Glastechnologie auszuwählen, die genau den Energiezielen Ihres Projekts entspricht.

Zusammenfassungstabelle:

Merkmal	Gesputtertes Low-E (Soft Coat)	Pyrolytisches Low-E (Hard Coat)
Leistung	Höchste Energieeffizienz, niedrigster U-Wert	Gut, aber geringere Leistung als gesputtert
Haltbarkeit	Empfindlich, muss in einer IGU geschützt werden	Extrem haltbar, kann in Einfachverglasungen verwendet werden
Anwendung	Innerhalb versiegelter Isolierglaseinheiten (IGUs)	Kann auf exponierten Oberflächen verwendet werden
Solarkontrolle	Hochgradig abstimmbarer g-Wert für spezifische Klimazonen	Weniger Flexibilität bei der Kontrolle des solaren Wärmegewinns

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