DE69320552T2

DE69320552T2 - Architektonische elektrochrome Verglasung

Info

Publication number: DE69320552T2
Application number: DE69320552T
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre B-5190 Jemeppe S/Sambre Beaufays; Bernard F-75003 Paris Buffat; Francis F-92500 Rueil Malmaison Defendini; Jean-Pierre B-5130 Aische En Refail Labbe; Christian F-95500 Gonesse Padoy
Original assignee: Saint Gobain Vitrage SA
Current assignee: Saint Gobain Vitrage SA
Priority date: 1992-05-21
Filing date: 1993-05-19
Publication date: 1999-04-22
Anticipated expiration: 2013-05-20
Also published as: FR2691550B1; EP0818600A3; JPH0695170A; EP0575207A1; US5657149A; US5889608A; CA2096707A1; ATE170253T1; DE69320552D1; DK0575207T3; JP2777045B2; EP0575207B1; EP0818600A2; FR2691550A1; ES2121963T3

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrochrome architektonische Verglasung, insbesondere hat sie eine Gebäudeverglasung zum Gegenstand, deren Transmissions-, Reflexions- und Strahlungsabsorptionsgrad durch eine elektrische Steuerung modifiziert werden können.
Seit einigen Jahren ist durch die Entwicklung von Klimatisierungsanlagen eine gestiegene Nachfrage nach Verglasungen, die einen niedrigen Gesamtenergiedurchlaßgrad aufweisen, anders ausgedrückt nach Verglasungen, die so wenig wie möglich zur Temperaturerhöhung im Gebäudeinneren beitragen, erzeugt worden. Zu diesem Zweck sind Architekten zu Verglasungen übergegangen, die ein reflektierendes Sonnenschutzglas umfassen, das durch Aufbringen einer anorganischen Schicht auf ein Klarglas oder ein Farbglas erhalten wird, wobei dieses Aufbringen einer Metalloxidschicht beispielsweise mittels eines Pyrolyseverfahrens oder eines Kathodenzerstäubungsverfahrens unter Vakuum durchgeführt wird.
Leider besteht die unmittelbare Wirkung dieser Sonnenschutzschichten in einer Verringerung der Lichttransmission mit im Fall der unter dem Gesichtspunkt des Gesamtenergiedurchlaßgrades leistungsfähigsten Erzeugnisse fast ständigen Notwendigkeit einer künstlichen Beleuchtung im Gebäude. Es ist selbstverständlich, daß dieses Absinken des Lichttransmissionsgrades in hohem Maße unvermeidlich ist, wenn man ihn an die physikalische Definition des Gesamtenergiedurchlaßgrades einer Verglasung annähert, nämlich daß der Gesamtenergiedurchlaßgrad das Verhältnis der gesamten durch die Verglasung in den Raum gelangenden Energie zur auffallenden Sonnenenergie ist, wobei die Gesamtenergie die Summe aus durch direkte Transmission eintretender Sonnenenergie und der von der Verglasung infolge ihrer Erwärmung durch Strahlungsabsorption nach innen abgegebenen Energie ist. Weiterhin erfolgt in der Praxis die Wahl des Kunden vor allem in bezug auf den Lichttransmissionsgrad, wobei dann der Gesamtenergiedurchlaßgrad ein Ergebnis dieser Wahl ist.
Andererseits schwanken die Bedingungen der Sonneneinstrahlung vom Anfang zum Ende des Jahres und gemäß der Tageszeit. Bei Einbruch der Dunkelheit oder im Winter ist in der kalten oder der gemäßigten Klimazone der erste Gedanke ein hoher Lichttransmissionsgrad. Demgegenüber kann in Perioden mit starker Sonneneinstrahlung eine ausreichende Helligkeit selbst bei einem sehr niedrigen Lichttransmissionsgrad erhalten werden; das Wesentliche ist dann wohl die Verringerung des Gesamtenergiedurchlaßgrades, um die Klimatisierungskosten zu senken. Schließlich und unabhängig von allen Bedingungen der Sonneneinstrahlung kann es nützlich sein, eine Verglasung, beispielsweise während einer Bildprojektion, undurchsichtig zu machen.
Insbesondere mit dem Ziel, dazu eine entwicklungsfähige Lösung beizutragen, sind die elektrochromen Verglasungen, d.h. ganz allgemein Verglasungen mit elektrisch gesteuerten optischen Eigenschaften, entwickelt worden. Bis jetzt sind unterschiedliche elektrochrome Systeme für Verwendungszwecke wie Anzeigeeinrichtungen, Rückspiegel mit blendungsfreier Position oder auch Autodächer vorgeschlagen worden, wobei jedoch keine komplette Gebäudeverglasung entwickelt wurde, diese Anwendung erschien bisher in der Literatur immer als ein noch fernes Ziel ohne kurzfristige Verwirklichung.
In einem in "Solar Energy Materials", Bd. 22, Nr. 1, März 1991, erschienenen Artikel haben Susan Reilly, Dariush Arasteh und Stephen Selkowitz ausgehend von Rechenmodellen entwickelt, was die optimalen Konfigurationen für eine Verringerung der Klimatisierungs-(Kühl-) und Beleuchtungslasten sein müßten. Obwohl sich dieser Artikel auf rein theoretische elektrochrome Systeme bezieht, wird darin geschlußfolgert, daß es bei einer Einscheibenverglasung bevorzugt ist, das elektrochrome System auf der nach außen zeigenden Seite anzuordnen, während das System im Fall einer Zweifachverglasung vorzugsweise auf der nach außen gerichteten Scheibe am gasgefüllten Scheibenzwischenraum anzuordnen ist. Desweiteren erwähnen die Autoren das Interesse daran, außerdem eine oder mehrere "statische" selektive Schichten wie niedrig emittierende Schichten oder Scheiben aus Farbglas einzubauen.
In diesem Artikel werden jedoch keine praktischen Zwänge der Herstellung einer Gebäudeverglasung und wird die Tatsache nicht berücksichtigt, daß ein elektrochromes System, um seine Verschlechterung zu verhindern, möglichst unter spezifischen Bedingungen angebracht werden muß.
Der erste erfindungsgemäße Gegenstand ist eine Verglasung mit elektrisch steuerbarer Sonneneinstrahlung, die besonders für eine Gebäudegestaltung geeignet ist.
Im Dokument EP-A-0 408 427 ist eine Verglasung mit elektrisch steuerbarer veränderlicher Sonneneinstrahlung offenbart, welche ab dem Äußeren der Verglasung eine Außenplatte umfaßt, die eine Verbundstruktur aufweist, die aus einer ersten Außenglasscheibe, einem als Verbindung dienenden, für ultraviolette Strahlung undurchlässigen organischen Polymer, einer zweiten Glasscheibe, einem System mit elektrochromer veränderlicher Transmission, das aus einem Aufbau aus funktionellen Schichten, insbesondere einem Aufbau besteht, der eine elektrisch leitfähige transparente Schicht, eine Schicht aus einem kathodischen elektrochromen Material, ein ionenleitfähiges organisches Polymer, eine Schicht aus einem anodischen elektrochromen Material und eine elektrisch leitfähige transparente Schicht enthält, und schließlich einer dritten Glasscheibe gebildet ist. Die Erfindung hat eine Gebäudeverglasung mit elektrisch gesteuerter Sonneneinstrahlung zum Gegenstand, welche aus zwei Platten, einer "Außenplatte" und einer "Innenplatte", gebildet ist, die durch einen gasgefüllten Scheibenzwischenraum beabstandet sind, wobei die zur Außenseite des Gebäudes gerichtete Platte die zuvor definierte Platte mit Verbundstruktur ist und das elektrochrome System mit veränderlicher Transmission umfaßt, das zwei insbe sondere aus Glasscheiben bestehende transparente Substrate enthält, die durch ein ionenleitfähiges organisches Polymer verbunden sind und auf den verbundenen Flächen mit transparenten elektrisch leitfähigen Schichten und Schichten aus anodischem und kathodischem elektrochromem Material überzogen sind.
Die erfindungsgemäße Gebäudeverglasung ist eine Verbundverglasung, was es ermöglicht, für eine größere Sicherheit zu sorgen. Das als Verbindung dienende organische Polymer, welches zwischen die erste und die zweite Glasscheibe geklebt ist, ist beispielsweise vom Typ Polyurethan oder Polyvinylbutyral (PVB) und vorzugsweise unter denjenigen ausgewählt, die das beste Vermögen, die ultraviolette Strahlung zu sperren, besitzen, d.h. insbesondere denjenigen, die UV-Schutzstoffe wie Verbindungen des Typs Benzophenole, Benzotriazole oder andere Triazolverbindungen enthalten. Durch diese Verbundstruktur wird somit für das ionenleitfähige organische Polymer und die anderen Schichten des Systems, insbesondere die Schicht aus elektrochromem Material und die Gegenelektrode, die bei starker Exposition gegenüber UV-Strahlen eine beschleunigte Alterung aufweisen können, ein sehr guter Schutz sichergestellt. Gegebenenfalls ist das Polymer vom Typ Polyurethan bzw. PVB oder die erste Glasscheibe gefärbt, was die Modifizierung des Aussehens der Verglasung erlaubt.
Weiterhin wird der Gesamtenergiedurchlaßgrad der erfindungsgemäßen Gebäudeverglasung ganz wesentlich verbessert, wenn die zum gasgefüllten Scheibenzwischenraum gerichtete Seite wenigstens einer der Platten mit einer niedrig emittierenden Schicht, beispielsweise vom Typ einer pyrolytisch aufgebrachten Zinnoxid-und/oder Indiumoxidschicht oder noch besser mit einer Schicht aus einem Metall, insbesondere Silber, die zwischen zwei Metalloxid-Schutzschichten eingelagert ist, überzogen ist.
Wie bereits erwähnt, ist es wichtig, das elektrochrome System unter spezifischen Bedingungen anzubringen, die geeignet sind, seine Verschlechterung zu verhindern, insbesondere, indem Dich tungen verwendet werden, die bei strikter Dichtheit elektrische Kontinuität zwischen dem elektrochromen System und der Umgebung sicherzustellen, wo sich insbesondere der elektrische Stromanschlußkasten befindet, mit dessen Hilfe die an die transparenten elektrisch leitfähigen Schichten angelegte Spannung und/oder die Wechselzeit in Abhängigkeit vom gewünschten farbigen Endzustand und vom Färbungszustand vor einem Wechsel gewählt werden kann/können. Andererseits erfordern die Zwänge einer industriellen Produktion, daß die Stufe des Zusammenbaus der Zweifachverglasung und die der Herstellung des elektrochromen Systems zeitlich und räumlich trennbar sein müssen. Das elektrochrome System muß deshalb relativ autonom sein. Im gleichen Sinn hat die gewählte Ausführung des Zusammenbaus vorzugsweise relativ einfach und durch die üblichen Herstellungsverfahren für Gebäudeverglasungen realisierbar zu sein. Entsprechend einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird eine Gebäudeverglasung mit elektrisch steuerbarer Sonneneinstrahlung hergestellt, die aus zwei durch einen gasgefüllten Scheibenzwischenraum beabstandeten Platten gebildet ist, wobei die zur Außenseite des Gebäudes gerichtete Platte ein elektrochromes System mit veränderlicher Transmission enthält. Diese Außenplatte besteht aus einer Verbundstruktur, die zwischen zwei Glasscheiben einen Aufbau aus funktionellen Schichten mit insbesondere einer transparenten elektrisch leitfähigen Schicht, einer Schicht aus einem kathodischen elektrochromen Material, einem ionenleitfähigen organischen Polymer, einer Schicht aus einem anodischen elektrochromen Material und einer transparenten elektrisch leitfähigen Schicht enthält, wobei dieser Aufbau aus funktionellen Schichten gegenüber der Außenwelt durch mindestens drei Dichtungen isoliert ist.
Vorzugsweise wird die nach außen gerichtete Glasscheibe durch eine Verbundverglasung ersetzt, welche mindestens zwei Glasscheiben enthält, die durch ein für die ultraviolette Strahlung undurchlässiges organisches Polymer miteinander verbunden sind. Es ist dann besonders vorteilhaft, eine Ausführung des Zusammenbaus anzuwenden, in welcher in den nach außen gerichteten Verbundaufbau eine Glasscheibe eingebaut wird, deren Abmessungen derart kleiner als die der sie umgebenden beiden Glasscheiben sind, daß eine Umfangsrille begrenzt wird, die als Aufnahme für mindestens eine Randdichtung dient.
Weitere vorteilhafte erfindungsgemäße Merkmale und Einzelheiten werden an Hand der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die im Anhang befindlichen Zeichnungen erläutert, wobei
- Fig. 1 ein Schema einer Verglasung entsprechend der bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform,
- Fig. 2 eine durch Modellierung erhaltene Vergleichskurve des Wertes des Lichttransmissionsgrades in Abhängigkeit vom Gesamtenergiedurchlaßgrad einer wie in Fig. 1 veranschaulichten Verglasung und verschiedener handelsüblicher Sonnenschutzverglasungen,
- Fig. 3 eine vereinfachte Ansicht der Ausführung des Zusammenbaus der in Fig. 1 schematisch dargestellten Verglasung,
- Fig. 4 ein anderes Beispiel der Ausführung des erfindungsgemäßen Zusammenbaus und
- Fig. 5 ein drittes Beispiel der Ausführung des Zusammenbaus mit einer Darstellung der elektrischen Anschlußelemente zeigt.
Um eine Gebäudeverglasung mit einem elektrisch steuerbaren Gesamtenergiedurchlaßgrad zu bilden, die zu diesem Zweck ein elektrochromes System enthält, ist die erste sich stellende Frage die nach der optimalen Ausführung. Zu deren Bestimmung sind von den Erfindern verschiedene Ausführungsformen hergestellt worden, nachdem die optischen Eigenschaften durch Modellierung berechnet wurden. Diese unterschiedlichen Ausführungen sind mit einem elektrochromen System erhalten worden, das aus zwei Glassubstraten besteht, die durch einen Aufbau getrennt sind, der folgende funktionelle Schichten enthält: elektrisch leitfähige Schicht/kathodisches elektrochromes Material/ionenleitfähiger Elektrolyt/anodisches elektrochromes Materialelektrisch leitfähige Schicht.
Die für das elektrochrome System verwendeten Glassubstrate sind 3 mm dicke Floatglasscheiben vom Typ "planilux glace claire" (eingetragenes Warenzeichen der Gesellschaft SAINT-GOBAIN VITRAGE INTERNATIONAL), deren Lichttransmissions- und Lichtreflexionsgrad 91% bzw. 8%, deren Gesamteriergiedurchlaßgrad 89% und deren Strahlungstransmissions-, Strahlungsreflexions- und Strahlungsabsorptionsgrad 87%, 8% bzw. 5% beträgt.
Beispielhaft sind die Eigenschaften der jeweils für die unterschiedlichen funktionellen Schichten des Aufbaus verwendeten Materialien wie folgt:
- elektrisch leitfähige Schichten: mit Zinn dotiertes Indiumoxid, das durch magnetrongestützte Kathodenzerstäubung aufgebracht ist und eine Dicke von 400 Nanometern und einen Flächenwiderstand von kleiner oder gleich 5 Ohm hat,
- kathodisches elektrochromes Material: 300 Nanometer dickes Wolframoxid, WO3, das durch reaktive magnetrongestützte Kathodenzerstäubung aus einem Wolframtarget in Gegenwart von Sauerstoff unter einem Druck von 50 Millitorr eines 15% Sauerstoff enthaltenden Argons aufgebracht ist,
- anodisches elektrochromes Material: 55 Nanometer dickes Indiumoxid, das durch Magnetfeld-gestützte Kathodenzerstäubung unter einem Druck von 6 Millitorr eines Sauerstoff/Wasserstoff-Gasgemischs mit einem Volumenverhältnis von 80/20, gegebenenfalls bei einer Voreinlagerung von Protonen durch Vorspannen in einem Säurebad, aufgebracht ist,
- Elektrolyt: 100 Mikrometer dicke feste Lösung von wasserfreier Phosphorsäure in Polyoxyethylen mit einer Leitfähigkeit von 9·10&supmin;&sup5; Ohm&supmin;¹·cm&supmin;¹ bei 20ºC und einem Lichttransmissionsgrad von über 85%. Er wird auf folgende Weise hergestellt: Unter wasserfreien Bedingungen wird auf einen Liter Lösungsmittel wasserfreie Phosphorsäure (21,5 g) und Polyoxyethylen mit einer Molmasse von 5 000 000 (Dichte 1,21, Glasübergangstemperatur -40ºC, Verhältnis O/H der Anzahl Wasserstoffatome der Säure ist gleich 0,66) gelöst. Das Lösungsmittel ist ein 60/40-Gemisch (Volumen) aus Acetonitril und Tetrahydrofuran.
Die Lösung wird unter einer Atmosphäre mit kontrolliertem Feuchtigkeitsgrad (kleiner oder gleich 50 ppm Wasser) durch das Filmziehverfahren auf das Substrat gegossen, das mit einer der Schichten aus elektrochromem Material überzogen ist. Anschliessend wird das Lösungsmittel 20 h lang bei Umgebungstemperatur unter trockener Luft verdampft.
Der Zusammenbau des elektrochromen Systems wird gemäß der Lehre der europäischen Patentanmeldung EP-A-477 065 durchgeführt, d.h. dem Übereinanderlegen der beiden Substrate - oder genauer der Aufbauten Glastransparente elektrisch leitfähige Schicht/ elektrochromes Material und Glas/tranparente elektrisch leitfähige Schicht/elektrochromes Material/Elektrolyt - geht eine Stufe voraus, in welcher ein Vakuum angelegt wird, während die beiden Aufbauten in Zusammenbauposition gebracht und voneinander in Abstand gehalten werden. Diese Beabstandung wird vorteilhafterweise mittels eines am Umfang der Substrate angeordneten thermoplastischen Bandes erreicht, das aus Butylkautschuk und/oder Polyisobutylen besteht und bei während des Zusammenbaus durch Erwärmen erhöhter Temperatur fließt und so dazu beiträgt, die Dichtheit des elektrochromen Systems gegenüber Wasser und Wasserdampf zu gewährleisten.
Das so hergestellte elektrochrome System wurde in verschiedene Verglasungen eingebaut, deren Ausführungen in der folgenden Ta belle angegeben sind, wobei die Beispiele 1, 2 und 6 Zweifachverglasungen entsprechen, das Beispiel 3 einer Verbundverglasung entspricht und die Beispiele 3 und 4 gemischten Ausführungen Verbundverglasung/Zweifachverglasung entsprechen. Die Platten sind gemäß Übereinkunft von außen nach innen numeriert. Falls nichts anderes angegeben ist, sind die verwendeten Glasplatten Klarglas "planilux teinte claire". Das Akronym PVB ist die übliche Abkürzung für eine Polyvinylbutyralfolie. In der Ausführung 6 ist die Innenglasplatte auf der mit dem luftgefüllten Scheibenzwischenraum in Berührung befindlichen Seite mit einer Metallbeschichtung vom Typ "planitherm" (eingetragenes Warenzeichen der Gesellschaft SAINT-GOBAIN VITRAGE INTERNATIONAL) auf der Basis einer 10 nm dicken Schicht aus metallischem Silber, die in einen Aufbau aus Glas/Sn02(40 nm)/Silber/ NiCr(3 nm)/SnO&sub2;(40 nm) eingefügt ist, versehen. Tabelle 1 Tabelle 1 (Fortsetzung)
In dieser Tabelle entsprechen TL, TE, der Gesamtenergiedurchl., d und Pe jeweils dem Lichttransmissionsgrad, Energietransmissionsgrad und Gesamtenergiedurchlaßgrad, der Wellenlänge der dominierenden Farbe (in Nanometern) und dem spektralen Farbanteil, wobei diese Werte mit einem elektrochromen System erhalten worden sind, dessen Lichttransmissionsgrad im gefärbten Zustand 7% und im entfärbten Zustand 32% (für die Ausführungen 1 bis 6) oder 57% (Ausführung 7) beträgt.
Aus der Tabelle geht hervor, daß die Ausführungen 2, 5 und 6, sämtlich Zweifachverglasungen mit dem elektrochromen System auf der Außenplatte, dem gestellten Problem einer Beeinflussung der Sonneneinstrahlung, mit in diesen drei Fällen einer einfachen bis doppelten Veränderung des Gesamtenergiedurchlaßgrades, am besten entsprechen. Die als monolithische Verglasung zusammengebaute Ausführung 3, eine Verbundverglasung, führt sicher zu einem großen Unterschied der Gesamtenergiedurchlaßgrade im entfärbten und gefärbten Zustand, doch bleiben diese auf einem relativ hohen Niveau, während die Eigenschaften der als Zweifachverglasung zusammengebauten Verglasungen insgesamt deutlich besser sind.
Die Ausführungen 2 und 5 sind unter dem Gesichtspunkt von Lichttransmissionsgrad und Gesamtenergiedurchlaßgrad äquivalent und können somit in bezug auf die optischen Kriterien in gleicher Weise verwendet werden. Die Ausführung 5 hat dennoch den Vorteil, daß das elektrochrome System, das durch die 3 mm dicke Glasplatte und die PVB-Folie geschützt ist, die - erforderlichenfalls - aus den PVB ausgewählt werden kann, die die größte Undurchlässigkeit für ultraviolette Strahlung aufweisen, gegenüber der Sonnenstrahlung nicht direkt exponiert ist.
Die Ausführung 6, die eine in Berührung mit dem luftgefüllten Scheibenzwischenraum befindliche niedrig emittierende Schicht enthält, entspricht grundsätzlich der bevorzugten Ausführung, da sie im gefärbten Zustand einen Gesamtenergiedurchlaßgrad von nur 11% und im entfärbten Zustand einen Gesamtenergiedurchlaßgrad von 24% zu erreichen ermöglicht.
Das Beispiel 7 ist eine Wiederholung der Ausführung 5, jedoch dieses Mal mit einem elektrochromen System, das einen größeren Farbkontrast mit einem Lichttransmissionsgrad für die gesamte Verglasung im entfärbten Zustand von 51% besitzt.
Obiger Tabelle ist auch für den Aus-Zustand und damit für den Zustand maximaler Entfärbung ein spektraler Farbanteil von nur 5% zu entnehmen, was anzeigt, daß die Farbe vom Auge praktisch nicht mehr wahrgenommen werden kann und es eine neutrale Färbung sieht. Demgegenüber beträgt im An-Zustand bei maximaler Färbung der spektrale Anteil der dominierenden Farbe 25%, wes halb diese Farbe als dominierende Farbe recht deutlich wahrgenommen wird.
In Fig. 1 ist eine der bevorzugten Ausführung entsprechende Zweifachverglasung schematisch dargestellt, die 4 Glasscheiben, d.h. 8 von 1 bis 8 numerierte Seiten umfaßt, die auf folgende Weise angeordnet sind: zuerst eine 3 mm dicke Glasscheibe, deren Seite 1 sich außen befindet und deren Seite 2 mit einer 0,38 mm dicken PVB-Folie 9 beklebt ist, und als zweites eine ebenfalls 3 mm dicke Glasscheibe, zu welcher die Seite 3, die mit derselben PVB-Folie 9 verklebt ist, und die Seite 4 gehört, die mit einer transparenten elektrisch leitfähigen ITO-Schicht und darauf einer Iridiumoxidschicht überzogen ist. Auf der Iridiumoxidschicht haftet das 100 Mikrometer dicke ionenleitfähige Polymer 10.
Das elektrochrome System muß auch, wie in der Patentanmeldung EP angegeben, unter elektrischem Gesichtspunkt Anschlußelemente an eine Versorgungseinrichtung enthalten. Dafür ist es vorteilhaft, elektrisch leitfähige Schichten vorzusehen, die auf einer Seite bis zum Rand der Glasscheibe und auf der anderen beispielsweise bis 1 cm davor angeordnet werden, wobei die Glasscheiben derart einander entgegengesetzt zusammengebaut werden, daß das Stromzuführungsband 11, das beispielsweise durch Siebdruck auf dem am Rand befindlichen Band einer der Glasscheiben aufgebracht ist, um Kurzschlüsse zu vermeiden, nicht der elektrisch leitfähigen Schicht der gegenüberliegenden Glasscheibe gegenübersteht. Zu demselben Zweck wird in der Nähe der Ränder der Elektrolytfilm vorzugsweise durch eine Dichtung 12, beispielsweise auf der Grundlage von Butylkautschuk, ersetzt, die auch beim Zusammenbau des Systems eine Aufgabe erfüllt, indem sie die beiden Glasscheiben, die während der Entgasungsphase voneinander beabstandet sind, zusammenhält und zum Schutz des Systems vor dem Eindringen von flüssigem oder dampfförmigem Wasser beiträgt.
Diese aus 3 eine komplexe Verbundstruktur bildenden Glasscheiben bestehende Außeneinheit wird durch einen Zusammenbau in der Art einer Zweifachverglasung mit einer 6 mm dicken 4ten Glasscheibe, welche somit die Seiten 7 und 8 hat, vereinigt. Die Seite 7 oder gegebenenfalls die Seite 6 ist mit einer niedrig emittierenden Schicht (typischerweise auf der Basis von Silber, wobei aber eine Schicht aus einem Oxid wie ITO oder mit Fluor dotiertem SnO&sub2; ebenfalls verwendet werden kann, obwohl die Emissionseigenschaften etwas schlechter sind) versehen. Der Zusammenbau vom Typ einer Zweifachverglasung wird gemäß den bekannten Verfahren dieses Standes der Technik hergestellt, beispielsweise indem ein Aluminiumumfangsrahmen 13 verwendet wird, der durch Butylkautschukbänder 14 mit dem Glas verklebt und mit einer zweiten Dichtung 15 auf der Basis von Polyurethan oder Polysulfid bedeckt wird. Die Luftfüllung hat beispielsweise eine Dicke von 12 mm.
Diese optimierte Ausführung kann selbstverständlich zahlreiche Abwandlungen beinhalten. So ist festzustellen, daß die angegebenen Dicken des Glases und der Luftfüllung natürlich modifiziert werden können, ohne den Erfindungsumfang zu verlassen. Ebenso ist die Erfindung in keiner Weise auf den oben beschriebenen Typ eines elektrochromen Systems beschränkt, dazu kann jedes System verwendet werden, das einen Ionen (beispielsweise Protonen, Li&spplus; und Na&spplus;) leitenden polymeren Elektrolyten enthält.
Ein anderes wichtiges erfindungsgemäßes Merkmal besteht darin, daß die An-/Aus-Zustände nur zwei extremen Zuständen entsprechen und sämtliche Zwischenstufen erhalten werden können, indem beispielsweise die Dauer oder die Spannung des Wechsels beeinflußt wird.
Die Fig. 2 ermöglicht die Veranschaulichung des daraus resultierenden Vorteils. In Fig. 2 sind die Werte der Lichttransmissionsgrade (TL, ausgedrückt in Prozent) in Abhängigkeit von den Gesamtenergiedurchlaßgraden (g, ausgedrückt in Prozenten) für eine Reihe von Zweifachverglasungen (6 mm Glas, 12 mm Luftfüllung, 6 mm Glas), die Außenwand bestand aus einer unter der Marke COOL-LITE von der Gesellschaft GLACERIES DE SAINT-ROCH vertriebenen Sonnenschutzverglasung, eingetragen, wobei diese Verglasung typischerweise durch Kathodenzerstäubung unter Vakuum erhalten wird, indem beispielsweise ein Aufbau des Typs ZnSnO/nitridierter Stahl/TiO&sub2; oder TiN hergestellt wird, dabei variiert die Dicke der ZnSnO-Schicht zwischen 10 und 100 nm gemäß der gewünschten Färbung und die der nitridierten Stahlschicht zwischen 15 und 45 nm (dabei entsprechen die größten Dicken den kleinsten Gesamtenergiedurchlaßgraden) und die der Titanoxidschicht beträgt typischerweise 10 nm. Die abgeschiedene Schicht wird zur Luftfüllung des Scheibenzwischenraums hin angeordnet.
Wie die Reihe 16 der in Fig. 2 eingetragenen Punkte zeigt, ermöglicht es dieser Typ eines Aufbaus, ein sehr breites Eigenschaftsspektrum zu überstreichen, wobei aber festzustellen ist, daß jeder Punkt einem gegebenen Aufbau entspricht und es für die Veränderung des Gesamtenergiedurchlaßgrades keine andere Möglichkeit als den Austausch der Verglasung gibt. Demgegenüber wird die Gerade 17, die für eine erfindungsgemäße Verglasung repräsentativ ist und im wesentlichen denselben Bereich von Gesamtenergiedurchlaßgraden abdeckt, mit ein und derselben Verglasung erhalten, deren Lichttransmissionsgrad vom Aus-Zustand zum An-Zustand zwischen 7 und 50% variieren kann.
Die Fig. 3, 4 und 5 verdeutlichen ein weiteres wichtiges Merkmal der erfindungsgemäßen Gebäudeverglasungen, nämlich die gewählte Ausführung des Zusammenbaus. In Fig. 5 ist ein relativ vollständiges Zusammenbauschema vorgeschlagen, während die Fig. 3 und 4 zwei andere mögliche Ausführungen zeigen, dabei nimmt die Ausführung von Fig. 3 die mit Fig. 1 vorgeschlagene wieder auf.
In all diesen Fällen enthält die Zweifachverglasung vier Glasscheiben, die von der Gebäudeaußenseite zum -inneren mit 21, 22, 23 und 24 numeriert sind, wobei die Glasscheibe 22 systematisch die kleinste ist. Die Glasscheiben 21 und 22 sind durch eine organische Folie 25 vom Typ PVB oder PU, die Anti-UV-Zusatzstoffe enthält, miteinander verbunden. Zwischen den Glasscheiben 22 und 23 befindet sich der Aufbau 26 des elektrochromen Systems aus funktionellen Schichten. Wie bereits erwähnt, wird dieser Aufbau an den Seiten von einer Dichtung 27 (in Fig. 5 an den beiden Seiten sichtbar, wobei diese Dichtung tatsächlich aber einen ununterbrochenen Rahmen bildet) geschützt, die beispielsweise aus Butylkautschuk mit einem Trocknungsmittel vom Typ eines Molekularsiebes besteht. Desweiteren enthalten die Glasscheiben 21, 22 und 23 durch Siebdruck aufgetragene elektrisch leitfähige Teile 28, 28' und 28".
Die drei Ausführungen unterscheiden sich im wesentlichen durch Größe und Position der Glasscheibe 23. In den ersten beiden vorgeschlagenen Ausführungen (Fig. 3 und 4) liegen die Abmessungen der Glasscheibe 23 derart zwischen denen der Außenglasscheibe 21 und denen der Glasscheibe 22, daß die Glasscheiben 21 und 23 eine Innenrille 30 begrenzen, in welche eine Dichtung, beispielsweise vom Typ eines Polysulfids, Polyurethans oder Silicons, eingespritzt wird und die Glasscheiben 24 und 21 ihrerseits eine Außenrille 31 begrenzen, wohinein eine Dichtung vom gleichen Typ eingespritzt wird.
Im Fall von Fig. 4 sind die Dichtungen 30 und 31 durch den Versteifungsrahmen 32 getrennt, der die Dicke der Luftfüllung zwischen den Glasscheiben 23 und 24 begrenzt und mit den Glasscheiben 24 und 21 durch dünne Kittstreifen 33, beispielsweise auf der Basis von Butylkautschuk, verklebt ist. Im Gegensatz dazu ist der Versteifungsrahmen im Fall der Fig. 3 direkt zwischen den Glasscheiben 23 und 24 angebracht. Die Ausführung wie in Fig. 4 ermöglicht den Einbau von 4 Dichtungsdicken (anstelle von 3) zwischen das elektrochrome System. Andererseits macht sie das Anbringen von Metallfolien, wie weiter unten ersichtlich, relativ schwierig.
In der Ausführung von Fig. 5 hat die Glasscheibe 23 dieselben Abmessungen wie die Glasscheibe 21 und ist die von der Innenglasscheibe 22 gebildete Rille mit zwei übereinanderliegenden Dichtungen 34 und 35 (die innere Dichtung ist beispielsweise ein Butylkautschuk mit einem Molekularsieb und die äußere Dichtung ist beispielsweise ein Polysulfid) gefüllt. Diese Ausführung schließt wie im Fall der Fig. 3 mit einem Verbund aus 3 Dichtungen ab, die das elektrochrome System nach außen isolieren.
Anschließend werden die Anschlußelemente näher beschrieben.
In den drei Ausführungen befinden sich auf der Außenglasscheibe 21 zwei durch Siebdruck aufgebrachte Teile 28 (oben ein negativer und unten ein positiver Pol), die in der Nähe des Randes verlaufen, wobei sie derart ein "Hufeisen" bilden, daß ein Eintritt der Anschlüsse des Stromversorgungskastens mittels der Außenseite möglich wird (dabei versteht es sich von selbst, daß in den vorgeschlagenen Schemata der dargestellte Bereich im wesentlichen der im Falz befestigte Teil der Verglasung ist und der mittlere Teil nicht in einem verkleinerten Maßstab gezeichnet ist).
Auf der Glasscheibe 22 geht der Siebdruck auf einem Rand der Seite bis zur gesamten Höhe der Seite 4. Die elektrische Kontinuität mit dem negativen Pol des Teils 28 wird von einer U- förmigen Metallfolie 29 sichergestellt.
Die Glasscheibe 23 ist ihrerseits auf ihrer gesamten Höhe mit einem durch Siebdruck aufgebrachten Teil 28" versehen, der mit dem positiven Pol 28 durch eine Metallfolie 36 verbunden ist, die eine 5- (Fig. 3 und 4) oder U-Form hat. Bei Fig. 3 muß der Siebdruck 28" einen Rückschluß auf die Seite 6 (Innenseite der Glasscheibe 23) enthalten; obwohl diese Einrichtung beim Siebdruck zu einer zusätzlichen Einschränkung führt, ermöglicht sie es, einen Kurzschluß zu vermeiden, während im Gegensatz da zu die in Fig. 4 vorgeschlagene Position der Metallfolie eine solche Gefahr mit sich bringt.
Bei Fig. 5 ist diese Gefahr wieder sehr gering, da die Metallfolie vom elektrochromen System durch die gesamte Dicke der Dichtung 36 isoliert ist. Darüber hinaus ist festzustellen, daß die Metallfolie 36 vor der Außenwelt durch die Dichtung 35 derart vollständig geschützt ist, daß die Verglasung der Fig. 5 zu einer gewöhnlichen Zweifachverglasung verbunden werden kann, die aus einer Glasscheibe 24 und einer Glasplatte 37 gebildet ist, ohne daß während des Zusammenbaus (wenn sich die Seite 1 der Glasscheibe 21 auf Position 1 befindet) besondere Vorsichtsmaßnahmen zu treffen wären. Diese Ausführung ist deshalb im Vergleich zu den beiden anderen Ausführungen bevorzugt, in denen die Metallfolien 36 nach Beendigung des Zusammenbaus der Zweifachverglasung nicht geschützt sind.
Um das Problem der Kurzschlüsse zu lösen, die auf den elektrisch leitfähigen Charakter bestimmter Dichtungen und insbesondere der Dichtungen auf Butylkautschukbasis zurückzuführen sind, werden die im Kontakt mit diesen Dichtungen befindlichen, durch Siebdruck aufgebrachten Teile vorzugsweise mit einer Emailschutzschicht überzogen, die aus einem elektrisch nichtleitenden Email hergestellt wird.
Wie weiter oben beim Vergleich speziell der Beispiele 2 und 6 ersichtlich gewesen ist, kann der Gesamtenergiedurchlaßgrad der Verglasung inbesondere mittels einer den Wärmekomfort verbessernden Schicht wie einer niedrig emittierenden Schicht oder einer Sonnenschutzschicht gesenkt werden.
Die folgende Tabelle ist erstellt worden, indem verschiedene Ausführungen des Typs 7, in denen außerdem eine den Wärmekomfort verbessernde Schicht gegebenenfalls auf der Seite 2, 6 oder 7 aufgebracht wurde, miteinander verglichen wurden.
Unter einer niedrig emittierenden Schicht wird eine Schicht (oder genauer ein Schichtaufbau), deren Emissionskoeffizient 0,11 beträgt (beispielsweise ein System des Typs "Planitherm"), und unter einer Sonnenschutzschicht wird eine Schicht, deren Emissionskoeffizient 0,04 beträgt (beispielsweise ein Silber enthaltendes zweischichtiges System) verstanden. Tabelle 2
Die niedrigsten Gesamtenergiedurchlaßgrade werden erhalten, wenn die Schicht auf der Seite 6 aufgebracht wird. Desweiteren, wenn die Schicht auf der Seite 2 oder, was dasselbe bedeutet, auf der Seite 3, aufgebracht wird, wird der Strahlungsabsorptionsgrad (Aon) beträchtlich gesenkt, was eine geringere Erwärmung der Verglasung bewirkt, die dann kleinere Spannungen ertragen muß. Es ist auch möglich, Schichten auf der Seite 2 und auf der Seite 6 zu kombinieren (wobei die Schicht auf der Seite 2 gegebenenfalls im sichtbaren Bereich reflektiert), was dann, jedoch bei einer Senkung des Lichttransmissionsgrades im entfärbten Aus-Zustand, sehr niedrige Gesamtenergiedurchlaßgrade ermöglicht.
Es ist festzustellen, daß die auf der Seite 6 aufgebrachte Schicht zur Verbesserung des Wärmekomforts durch einen elektrochromen Aufbau ersetzt werden kann. Man erhält dann eine Ausführung des Typs Glas/PVB/Glas/elektrochromes System/Glas/PVB/ Glas/elektrochromes System/Glas/Luft/Glas oder, wenn das elek trochrome System eine genügende Beständigkeit gegenüber ultravioletter Strahlung aufweist, Glas/elektrochromes System/Glas PVB/Glas/elektrochromes System/Glas/Luft/Glas.
Mit solchen Systemen wird im An-Zustand ein Lichttransmissionsgrad von unter 1% und ein Gesamtenergiedurchlaßgrad von unter 0,05 erhalten. Man hat dann einen beachtlichen Blendeneffekt, jedoch um den Preis eines Lichttransmissionsgrades von nur noch 25% im Aus-Zustand.

Claims

1. Gebäudeverglasung mit elektrisch steuerbarer Sonneneinstrahlung, umfassend eine Platte (37), die aus einer Verbundstruktur (21, 22, 23) besteht, die eine erste Glasscheibe (21), ein als Verbindung dienendes, für ultraviolette Strahlung undurchlässiges organisches Polymer (9, 25), eine zweite Glasscheibe (22), ein System mit elektrochromer veränderlicher Transmission, das aus einem Aufbau (26) aus funktionellen Schichten mit insbesondere einer elektrisch leitfähigen transparenten Schicht, einer Schicht aus einem kathodischen elektrochromen Material, einem ionenleitfähigen organischen Polymer, einer Schicht aus einem anodischen elektrochromen Material und einer elektrisch leitfähigen transparenten Schicht besteht, und eine dritte Glasscheibe (23) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine zweite Innenplatte (24) umfaßt, die von der Platte (37) mit Verbundstruktur (21, 22, 23) durch einen Gaszwischenraum beabstandet ist, wobei die Platte (37) mit Verbundstruktur derart nach außen zeigt, daß die erste Glasscheibe (21) die Außenglasscheibe ist.

2. Gebäudeverglasung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufbau (26) aus funktionellen Schichten der Verbundstruktur durch eine Abfolge von mindestens drei Dichtungen (27, 34, 35) nach außen isoliert ist.

3. Verglasung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Glasscheibe (22) der Verbundstruktur (21, 22, 23) derart kleiner als die sie umgebenden beiden Glasscheiben (21, 23) ist, daß eine Umfangsrille begrenzt wird, die als Aufnahme für mindestens eine Randdichtung (34, 35) dient.

4. Verglasung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen der dritten Glasscheibe (23) der Verbundstruktur (21, 22, 23) zwischen denen der ersten (21) und der zweiten (22) derart liegen, daß die erste und die dritte Glasscheibe eine Umfangsrille (30) begrenzen.

5. Verglasung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen der dritten Glasscheibe (23) der Verbundstruktur (21, 22, 23) gleich denen der ersten (21) sind.

6. Verglasung nach den Ansprüchen 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsrille (30) von zwei übereinanderliegenden Dichtungen, insbesondere einer ersten Dichtung (34) aus Butylkautschuk, die mit einer zweiten Dichtung (35) aus Polysulfid bedeckt ist, ausgefüllt wird.

7. Gebäudeverglasung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenplatte (37) genauso groß wie die Innenplatte (24) ist.

8. Verglasung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das als Verbindung dienende, für ultraviolette Strahlung undurchlässige organische Polymer (9, 25) gefärbt ist.

9. Verglasung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie mittels Siebdruck aufgebrachte elektrisch leitfähige Stromzuführungen (28, 28', 28") enthält.

10. Verglasung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Dichtungen in Kontakt befindlichen, mittels Siebdruck aufgebrachten Stromzuführungen durch eine elektrisch nicht leitfähige Emailschicht geschützt werden.

11. Verglasung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Anschluß der Stromzuführungen (28, 28', 28") von einer S- oder U-förmigen Metallfolie (36, 29) sichergestellt wird.

12. Verglasung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfolie (36) gleichzeitig gegen das elektrochrome System (26) und nach außen durch Dichtungen (34, 35) isoliert ist.

13. Verglasung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Schicht aus einem kathodischen elektrochromen Material auf der Basis von Wolframoxid enthält.

14. Verglasung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich auf der zum Gaszwischenraum gerichteten Seite mindestens einer der Platten (37, 24) eine niedrig emittierende Schicht befindet.

15. Verglasung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß sich die niedrig emittierende Schicht auf der zum Gaszwischenraum gerichteten Seite (6) der Außenglasplatte (37) befindet.

16. Verglasung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf einer der Seiten (2, 3), die sich mit dem als Verbindung dienenden organischen Polymer (9, 25) im Kontakt befinden, eine niedrig emittierende oder im sichtbaren Bereich reflektierende Schicht enthält.

17. Verglasung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei elektrochrome Aufbauten (26) enthält.