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Flüssige Gebäudehülle zur Klimatisierung

»Die grundlegende Idee besteht darin, Gebäude in eine sehr dünne, flüssige Hülle zu kleiden«, erläutert Prof. Dr. Lothar Wondraczek des »Laboratory of Glass Science« am Otto-Schott-Institut, FSU Jena, das Prinzip. Die Flüssigkeit diene dabei zunächst als Puffer- und Speichermedium für Wärme, kann darüber hinaus aber auch weitere Funktionen wie zum Beispiel einen Farbwechsel oder einen solarthermischen Wärmeaustausch übernehmen.

Das Konzept besteht aus Glasmodulen, die die Dicke einer normalen Fensterscheibe besitzen. Diese werden mit dünnen Kanälen versehen werden, durch die eine farblose Speicherflüssigkeit auf Wasserbasis fließt. Die nur wenige Millimeter tiefen und breiten Kanäle verlaufen parallel und sind bei Anpassung der optischen Eigenschaften der Flüssigkeit im Glas kaum sichtbar. Eine solche Scheibe kann, so die Wissenschaftler, eine oder mehrere beliebige Scheiben einer herkömmlichen Doppel- oder Dreifachverglasung ersetzen. Notwendig werden hierbei allerdings zusätzliche Flüssigkeitskanäle und Anschlüsse in der Rahmenkonstruktion, an denen derzeit mehrere der Industriepartner arbeiten.

Im Forschungsprojekt wird demonstriert, dass das Prinzip der Wärmeregulierung funktioniert: Wärmebildaufnahmen und weitere Untersuchungen an den ersten Glasmodulen belegen, dass durch den kontinuierlichen Flüssigkeitsfluss durch die Kapillaren je nach Anwendungsziel Wärme sowohl aufgenommen als auch abgegeben werden kann. Binnen weniger Minuten können so Temperaturschwankungen ausgeglichen werden. Die Glasmodule und Fenster können dann als großflächige Kühler, Heizer oder Luftwärmetauscher zum Beispiel für den Betrieb einer Wärmepumpe verwendet werden.

Was sich im Laborversuch als aussichtsreich erwiesen hat, soll nun auch im großen Maßstab getestet werden. Bereits in wenigen Wochen werden erste Modellgebäude mit den Modulen in der Größe realer Fenster ausgestattet. Neben Prüfständen in Skandinavien wird dabei auch in Südeuropa sowie in Jena und Weimar getestet. Diese Versuche werden etwa ein Jahr umfassen, wobei unterschiedliche Jahreszeiten und Wetterbedingungen abgedeckt werden sollen. In Jena werden die Arbeiten am Otto-Schott-Institut für Materialforschung sowie am erst kürzlich eingerichteten Zentrum für Energie und Umweltchemie (CEEC Jena) koordiniert. Neben den an der Prototypenentwicklung beteiligten Partnern, der Bauhaus Universität Weimar sowie der SCHOTT Technical Glass Solutions GmbH besteht das Konsortium aus elf weiteren Partnern. Die europäische Kommission fördert die Entwicklung mit einem Gesamtvolumen von etwa 5,9 Millionen Euro. In der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins »Advanced Science« können die momentanen Ergebnisse des Forschungsprojekts vollständig nachgelesen werden. (DOI: 10.1002/advs.201600362). 

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