We willen allemaal hetzelfde: een warm huis in de winter en een koel huis in de zomer. Overal ter wereld zijn onderzoekers bezig met het ontwikkelen van producten om ons daarbij te helpen. Zo is onderzoeksinstituut TNO bijvoorbeeld bezig met de ontwikkeling van slimme ramen.

En als we de eerste resultaten mogen geloven willen we die straks allemaal. Want het raam is ontworpen om automatisch te schakelen tussen zonnewarmte blokkeren en doorlaten. Het is perfect om het energieverbruik te beperken en werkt optimaal in een gematigd klimaat met koude winters en warme zomers, zoals in Nederland.

Infraroodlicht
De eerste pilots van het slimme raam van TNO en partners laten goede resultaten zien onder realistische praktijkomstandigheden. Professor Pascal Buskens, werkzaam bij TNO, houdt zich bezig met het onderzoek. Bij het instituut houdt hij zich onder andere bezig met materialen die een bepaalde interactie met zonlicht hebben en op die manier bij kunnen dragen aan het managen van zonlicht voor energie gerelateerde toepassingen. Het raam is daar een goed voorbeeld van.  

“Het slimme raam schakelt van infraroodlicht doorlatend naar blokkerend zodra er direct zonlicht op het raam valt en de temperatuur boven de 20 graden Celsius ligt. Terugschakelen naar doorlatend infrarood licht gebeurt veelal ’s nachts wanneer het glasoppervlak afkoelt. Zo wordt de zonnewarmte in het gebouw optimaal benut en is er minder energie nodig voor zowel verwarmen als koelen”, vertelt Buskens.

Flinke besparingen
De extra energiebesparingen kunnen oplopen tot 8 procent en 23,70 euro per vierkante meter glas per jaar ten opzichte van de meest geavanceerde HR++-ramen. Wanneer de buitentemperatuur hoog is, wordt zonnewarmte tegengehouden. Zodra de temperatuur van het raam onder een bepaalde waarde daalt, wordt er warmte doorgelaten.

TNO en partners zijn twee jaar geleden begonnen met de ontwikkeling van de speciale thermochrome folies voor de ramen. In januari van dit jaar is een pilot gestart om deze nieuwe SunSmart-technologie te testen en informatie te verzamelen over de adaptieve eigenschappen en prestaties van het raam in realistische omstandigheden.

Thermochroom
Twee demonstratieramen van een vierkante meter zijn geïnstalleerd op de testfaciliteit SolarBEAT in Eindhoven en tot nu toe zijn de resultaten veelbelovend. De demonstratieramen zullen verder worden getest tot het einde van het jaar om informatie te verzamelen over de schakelprestaties in alle vier de seizoenen. Afhankelijk van de resultaten zal TNO beslissen of er een tweede testronde noodzakelijk is. Als de tests er goed uit zien kan het raam snel richting de markt.

Het actieve materiaal in het slimme raam is thermochroom wat bij een bepaalde temperatuur de optische eigenschappen van het raam doet veranderen. Er wordt thermochroompigment toegevoegd aan de Polyvinyl butyral, wat een vast bestanddeel is van dubbel glas. Alle andere productiestappen die je moet doen bij het maken van een raam blijven hetzelfde, waardoor er zo min mogelijk verandering noodzakelijk is aan het productieproces van glas.

Volledig doorzichtig
De thermochroomfolie zit in de buitenste glasplaat tussen twee glaslagen in. Het materiaal is ontwikkeld met een goede doorzichtigheid en met een schakeltemperatuur van rond de 20 graden Celsius, waarbij alleen de transparantie voor infraroodlicht verandert. Het raam blijft volledig doorzichtig voor het menselijk oog.

Het schakelen gebeurt autonoom en het gelamineerde glas kan in gewone kozijnen worden geplaatst, zonder speciale installatie-eisen. Effectief gebruik van zonlicht en zonnewarmte kan grote invloed hebben op de energie-efficiëntie van gebouwen. Het zorgt ervoor dat er in de winter minder verwarmd en in de zomer minder gekoeld hoeft te worden.

Binnen twee à drie jaar op de markt
Buskens: ”Het moeilijkste onderdeel van de ontwikkeling was de productie van de pigmenten. Die maken we in poedervorm en malen we klein. Als die deeltjes te groot zijn krijg je een soort melkglas en dat willen we niet. De grootte van de deeltjes hangt ook nauw samen met de schakelwerking. We hebben een groot deel van onze tijd besteed om die deeltjes klein genoeg te krijgen zonder dat dat ten koste van de schakelefficiëntie ging.”

De technologie is ontworpen op basis van betaalbare materialen en processen voor een terugverdientijd van minder dan zeven jaar voor eindgebruikers. Het plan is deze technologie verder te ontwikkelen en binnen twee à drie jaar op de markt te brengen.