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Umwelt- und zukunftsorientierte Gebäudeklimatisierung durch gekühlten Wasserfilm
Die Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik IBP haben eine alternative Gebäudeklimatisierung entwickelt: Der Klimabrunnen ist ein neuartiges Flächenkühlsystem, das Strahlungstemperaturen ausgleicht, die Luft auf natürliche Weise kühlt und entfeuchtet und dabei auch Staub und Pollen bindet. Dies funktioniert mittels eines gekühlten Wasserfilms. Im Gegensatz zu konventionellen Techniken geschieht das bei vergleichsweise niedrigerem Energieverbrauch, geringerem CO2-Ausstoß und einem zusätzlichen Wassergewinn von mehreren hundert Litern im Monat, der zum Beispiel für die Gartenbewässerung genutzt werden kann.
In zahlreichen Gebäuden sorgen Klimageräte in Bezug auf Temperatur, Feuchtigkeit und Luftqualität für ein definiertes Raumklima. Als Nebenerscheinungen treten aber häufig unangenehme Zugluft, störende Geräusche oder unbehagliche Raumluft auf. So ergab eine aktuelle Studie der AOK, dass sich 40 Prozent der Befragten durch schlechte Belüftung und Klimaanlagen beeinträchtigt fühlen. Hinzu kommt ein hoher Energieverbrauch der handelsüblichen Geräte.
Als eine Alternative zu Klimaanlagen haben sich zunehmend großflächige Kühlelemente, wie beispielsweise Kühldecken zur Raumkonditionierung am Markt etabliert. Diese Systeme entziehen dem Raum die Wärme und verursachen weder Geräusche noch Zugluft. Allerdings kann die Temperatur an der Oberfläche einer Kühldecke nicht beliebig herunter gefahren werden, sondern muss so weit über dem Taupunkt der Raumluft liegen, dass die Oberflächenfeuchte unter 80 Prozent relativer Feuchte bleibt. Andernfalls können Schimmelpilze entstehen. Die Gefahr von Schimmelpilzwachstum oder Tauwasserbildung begrenzt somit die Kühlleistung bei erhöhter Raumfeuchte enorm.
Die Forscher am Fraunhofer IBP haben sich dieser Problematik gestellt und mit der Entwicklung des Klimabrunnens einen Ausweg gefunden. Das durch den Lizenznehmer GoldenEnergy unter dem Produktnamen "THERMODYNcool" vertriebene Flächenkühlsystem kann das Raumklima in Gebäuden nicht nur durch das Senken der Temperatur mittels Strahlungskälte verbessern, sondern unterstützt den Wohlfühleffekt auch durch Entfeuchtung. An einer im Raum stehenden vertikalen Fläche wird exakt so viel Wasser oder Kühlflüssigkeit zugeführt, dass sich ein gleichmäßiger Flüssigkeitsfilm bildet. Wie bei einer Kühldecke wird auch hier die Temperatur der Kühlflüssigkeit durch ein Kühlaggregat außerhalb des Raumes gesteuert.
Im Gegensatz zur Kühldecke kann der Klimabrunnen jedoch problemlos Temperaturen unterhalb des Taupunktes fahren und schafft damit eine angenehme Strahlungskälte. Liegt die Temperatur des Wasserfilms unter der Taupunkttemperatur der Raumluft, kondensiert die Raumluftfeuchte an dem Wasserfilm und wird mit ihm in das Auffangbecken abgeführt, wo das überschüssige Wasser aus dem Kühlkreis abfließen und bei Bedarf in einem separaten Auffangbecken gesammelt werden kann. Da die meisten Luftverunreinigungen und Staubpartikel an die Wassermoleküle gebunden sind, werden diese durch den Klimabrunnen aus der Luft gefiltert und mit der Flüssigkeit abgeführt. Dadurch entsteht ein natürlicher Luftsäuberungseffekt.
"Zusammen mit dem Lizenznehmer GoldenEnergy in Nürnberg haben wir aktuell Messungen zur Effektivität des Klimabrunnens durchgeführt. So können wir die Strahlungstemperatur bei einem Abstand von einem Meter zur Wasserwand um fast 3,5 Grad Celsius senken, in der Raummitte sind es bei vier Metern Abstand noch ungefähr 2,2 Grad Celsius", fasst Dr. Hartwig Künzel, Erfinder der Idee, die Ergebnisse zusammen. Und auch die Entfeuchtungsleistung kann sich sehen lassen: Bei den Messungen am Fraunhofer IBP schaffte der Klimabrunnen mit seiner nur zirka 2,4 Quadratmeter großen Fläche, die Raumluft um 4 g Wasser pro m3h zu entfeuchten. Das entspricht etwa der vierfachen durchschnittlichen Feuchteproduktion in Wohnungen. Die Entfeuchtungsleistung ist vergleichbar mit der von handelsüblichen Haushaltsluftentfeuchtern, die jedoch im Gegensatz zum Klimabrunnen sehr geräuschvoll arbeiten und darüber hinaus auch Wärme produzieren.
Diese experimentellen Ergebnisse bilden nun die Grundlage für ein validiertes Simulationsmodell, das eine Abschätzung des Klimatisierungseffekts für unterschiedliche Standorte und Klimazonen weltweit ermöglichen wird. (BS)
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