Taupunktunabhängige Heiz- und Kühlsegel in der Praxis
Der Klimawandel verursacht erhebliche Auswirkungen auf die Temperaturanforderungen von Gebäuden. Was vor 10-15 Jahren noch als Luxus galt, nämlich eine Kühlung in Gewerbeimmobilien einzubauen, ist heute zum Standard geworden. Der Kühlbedarf hat sich nahezu verdoppelt, während der Heizenergiebedarf in Deutschland halbiert wurde.
Elektronische Geräte, verbesserte Dämmung und hohe Gebäudedichtheit erhöhen den Kühlbedarf zusätzlich. Um das Ziel eines klimaneutralen Gebäudebestandes bis 2045 zu erreichen, sind passende Technologien erforderlich, die eine schnelle, nachhaltige und effiziente Umsetzung ermöglichen.
Kühldecken in Kombination mit natürlicher Lüftung
Taupunktunabhängige Heiz- und Kühlsegel bieten eine vielversprechende Lösung. Konventionelle Kühldecken erfordern zusätzliche Luftentfeuchtung. Im Frühsommer 2023 waren in Berlin Vorlauftemperaturen unter 23 °C für Flächenkühlsysteme kaum möglich. Die Taupunkttemperaturen der Außenluft lagen über längere Zeiträume bei 20-21 °C.
Die neuen Segel ermöglichen eine leise und nachhaltige Kühlung, einfache Technik, ein gutes Raumklima und hohe Wirtschaftlichkeit. Sie wurden vor etwa sieben Jahren am Fraunhofer-Institut für Bauphysik entwickelt, patentiert und auslizenziert.
Technische Merkmale
Die Segel verfügen über eine für Wärmestrahlung transparente Membran, die die Wärmestrahlung von der Raumluft trennt, während die Wärme über den Kaltwasserkreislauf abgeführt wird. Der Betrieb ist bei Vorlauftemperaturen bis 6 °C möglich, typischerweise zwischen 8-12 °C. Eine Taupunktabschaltung ist nicht erforderlich, da am Segel keine Taupunktkondensation entsteht.
Die Kühlleistung ist bemerkenswert: bereits ab einer Raumtemperatur von 21 °C stehen mehr als 70 % der Kühlleistung zur Verfügung (230,9 bzw. 162 W pro Panel). Dies ermöglicht eine kleinere Kälteanlage und eine gleichmäßigere Raumtemperaturverteilung.
Die Segel sind mit HCL-LED-Beleuchtung für Arbeitsstätten ausgestattet. Human Centric Lighting stellt den Menschen und sein Wohlbefinden in den Mittelpunkt. Die Segel sind zudem hoch akustisch absorbierend verfügbar.
Praxiserfahrungen mit taupunktunabhängigen Kühlsegeln und Fensterlüftung in Büros
Erfahrungen aus über 22.000 m² ausgerüsteten Flächen zeigen Vorteile in verschiedenen Anwendungsbereichen. Das Architekturbüro ABW-Architekten in Düsseldorf installierte die Segel vor dem Rekordsommer 2019 und genießt seitdem hohen Komfort bei geringen Energie- und Investitionskosten.
Ein ganzheitlicher Systemvergleich zeigt Vorteile gegenüber Luft-Klimaanlagen und taupunktabhängigen Systemen bei Betriebskosten, Energieeffizienz und Komfortkriterien.
Seit 2019 liegen die Energiekosten für die komplette Heizung und Kühlung (22-26 °C) bei etwa 0,78 €/m² und Monat, wobei die Kosten der Kühlung rund 1,38 €/m² und Jahr betragen. Eine Wartung ist nur für die angeschlossene Luft-Wasser-Wärmepumpe erforderlich.
Weitere Details finden sich in der Case Study: Kühldecken mit Fensterlüftung Berlin.
Praxiserfahrungen mit klimaneutraler Kühlung durch Erdsonden
Ein weiteres Beispiel ist die Kombination mit Erdsonden zur klimaneutralen Kühlung. Betriebstemperaturen von 10-12 °C stehen zur Verfügung, wodurch die Kühlungsenergie nahezu kostenfrei wird.
Das Gebäude selbst ist der größte Energiespeicher. Bei leichter Bauweise lassen sich auf 100 m² Fläche bei 4 °C Erwärmung von 21 auf 25 °C bis zu 20 kWh thermische bzw. äquivalent etwa 7 kWh elektrische Energie zwischenspeichern. Die hohe Kühlleistung ab 20 °C ermöglicht eine einfache Nutzung dieser thermischen Speicherung.
Fazit
Die taupunktunabhängigen Heiz- und Kühlsegel bieten eine innovative und zugleich bewährte Systemlösung für Gebäudetemperierung, Beleuchtung und Akustik. Sie ermöglichen eine geräuschlose und nachhaltige Kühlung mit technisch einfacher Umsetzung und angenehmen Raumklimabedingungen.
Die hohe Effizienz und Wirtschaftlichkeit tragen zur Reduktion von Energiebedarf und Betriebskosten bei. Einsatzgebiete umfassen Büro- und Verwaltungsbauten, Restaurants, Industriebereiche, Versammlungsstätten, Open Spaces, Ausstellungsflächen sowie Pflegeeinrichtungen und Kliniken.
Das vollständige Klimajournal als PDF steht zum Download bereit.