In tropischem Klima ist eine Luft-Klimaanlage zur Kühlung von Innenräumen in Wohnungen und Gewerbegebäuden selbstverständlich. In öffentlichen Bereichen und im Außenklima kommt aufgrund des extremen Energiebedarfs der Einsatz von Luft-Klimaanlagen allerdings nicht in Betracht. Die durch ein Kühlregister aufwendig gekühlte Luft würde sich sofort mit der heißen Umgebungsluft vermischen und sich erwärmen. Ein Komfortgewinn wäre daher nur unter Einsatz von unverhältnismäßig viel Energie für Luftabkühlung und Luftentfeuchtung möglich. Eine alternative Verdunstungskühlung kommt aufgrund des tropischen Klimas nur begrenzt in Betracht, und Ventilatoren haben ebenfalls nur eine begrenzte Kühlwirkung im tropischen Klima.
Basierend auf den Forschungsarbeiten der Kooperation der University of British Columbia (UBC), der Princeton University, der University of California, Berkeley und des Singapore-ETH Centre wurde Cold Tube umgesetzt.
„In this paper, we present results from a radiant cooling pavilion, demonstrating a method of cooling people without cooling the air. Instead, surfaces are chilled, and thermal radiation is used to keep people cool.” (pnas.org)
Innovative Wandkühlung absorbiert Wärmestrahlung der Umgebung
Funktionsprinzip von Cold Tube ist es, Wandflächen im öffentlichen Bereich zur Absorption der Wärmestrahlung zu nutzen und so ein angenehmeres Klima auch an öffentlichen Plätzen, Bushaltestellen, U-Bahnstationen und in anderen Außenbereichen mit geringem Energieeinsatz zu ermöglichen. Durch das innovative Funktionsprinzip muss die Umgebungsluft nicht mehr gekühlt und entfeuchtet werden, sodass sich eine hohe Effizienz ergibt. Die Kühlfläche, welche von der Umgebungsluft abgeschirmt ist, sorgt durch die Absorption von Wärmestrahlung für den Kühleffekt. Je näher die Person an der Kühlfläche steht, desto größer ist die Kühlwirkung.
Polymer verhindert Taupunktunterschreitung und Kondensation
Mit Cold Tube konnte gezeigt werden, dass die Technologie der klimaunabhängigen Kühldecke auch an Wandflächen und im heiß-tropischen Klima Singapurs funktioniert. Wie bei interpanel verhindert eine ähnliche infrarot-transparente Membran den Tauwasserausfall an der Oberfläche. Die Wärmestrahlung dringt durch die Membran und trifft auf die Kühlfläche. Das Funktionsprinzip beruht dabei auf der Trennung der feuchten Umgebungsluft von der gekühlten Fläche und der Aufrechterhaltung des Wärmestroms.
Zusammenfassung
Zusammengefasst konnte durch die Studie und den Aufbau gezeigt werden, dass sich auch ohne eine Luftabkühlung, rein über die Absorption von Wärmestrahlung durch die gekühlten Wandflächen, ein angenehmes Klima im Außen- und Aufenthaltsbereich ergibt. Selbst bei den extremen klimatischen Bedingungen von bis zu 30 °C Lufttemperatur, 66,5 % relativer Luftfeuchte und nur geringer Luftbewegung haben sich 79 % der Testpersonen im Aufenthaltsbereich wohlgefühlt.
Quellen
- Cold Tube, Princeton (CHAOS Lab)
- Singapore-ETH Centre: Cold Tube, a paradigm shift to cooling
- Architectural Science Review (Taylor & Francis)
- Andlinger Center: A world without air conditioning
Eric Teitelbaum et al., „Membrane-assisted radiant cooling for expanding thermal comfort zones globally without air conditioning”, Proceedings of the National Academy of Sciences, Aug 2020, DOI: 10.1073/pnas.2001678117
Eric Teitelbaum, Adam Rysanek, Jovan Pantelic et al., „Revisiting radiant cooling: condensation-free heat rejection using infrared-transparent enclosures of chilled panels”, Architectural Science Review, DOI: 10.1080/00038628.2019.1566112