Technologie
Taupunktunabhängig, Kühlung ohne Abschaltung.
Klassische passive Kühldecken müssen im Sommer feuchtebedingt abregeln und verlieren dann einen Großteil ihrer Leistung. Die MARC-Technologie von interpanel löst diese Einschränkung. Weltweit patentiert.
Das Problem
Warum klassische passive Kühldecken im Sommer abschalten.
Klassische passive Kühldecken arbeiten mit wasserdurchströmten Metallflächen, die direkt dem Raumklima ausgesetzt sind. Fällt die Oberflächentemperatur unter den Taupunkt der Raumluft, kondensiert Feuchtigkeit auf der Kühlebene. Das Ergebnis: Wasser tropft von der Decke.
Um das zu verhindern, setzen alle klassischen passiven Systeme eine Taupunktabschaltung ein. Ein Taupunktsensor misst laufend die Raumluftfeuchte und hebt die Vorlauftemperatur an, sobald Kondensation droht, typischerweise auf 18 bis über 20 °C, oder die Kühldecke wird komplett abgeschaltet. In der Praxis bedeutet das: Bei sommerlicher Hitze, bei hoher Luftfeuchtigkeit, bei geöffneten Fenstern oder bei Personenbelegung steigt der Taupunkt, und die Anlage drosselt oder schaltet ab.
Statt der nach DIN EN 14240 geprüften Nennleistung von ca. 72 W/m² Panel-Fläche stehen im realen Sommerbetrieb nur noch 0 bis 20 W/m² zur Verfügung. Die Kühldecke drosselt oder schaltet dann ab, wenn sie am meisten gebraucht wird.
- Fensterlüftung, feuchtwarme Außenluft hebt den Taupunkt sofort an
- Hohe Personenbelegung, jede Person gibt ca. 50 bis 80 g Feuchtigkeit pro Stunde ab
- Bestandssanierung, mechanische Lüftung ist oft nicht vorhanden oder nachrüstbar
- Sommerhitze in Mitteleuropa, bei 30 °C und 60 % relativer Feuchte liegt der Taupunkt bei ca. 22 °C
Die Lösung
MARC, Membrane Assisted Radiant Cooling.
- 01
Membran hält die Feuchte ab
Eine dünne, dampfdichte Membran liegt vor der kalten Kühlfläche. Feuchte Raumluft erreicht die kalte Ebene nicht, dort kann kein Kondensat entstehen.
- 02
Wärmestrahlung passiert
Für Infrarot-Wärmestrahlung ist die Membran nahezu transparent. Raum- und Körperwärme strahlen ungehindert auf die dahinterliegende Kühlebene.
- 03
Volle Kühlung, taupunktunabhängig
Die Kühlfläche darf so kalt sein wie nötig, ohne Kondensatrisiko. Die Decke kühlt mit voller Leistung weiter, auch bei Hitze, Schwüle und offenem Fenster.
MARC steht für Membrane Assisted Radiant Cooling. Das Prinzip: Eine Polymermembran wird vor der gekühlten Oberfläche gespannt. Diese Membran hat drei physikalische Eigenschaften, die den Unterschied ausmachen:
Eigenschaft 1
Hochtransparent für Infrarotstrahlung
Im Wellenlängenbereich von 1 bis 50 Mikrometer lässt die Membran Wärmestrahlung nahezu ungehindert passieren. Die Kühlwirkung bleibt erhalten.
Eigenschaft 2
Dampfdiffusionsdicht
Die Membran ist undurchlässig für Wasserdampf. Raumfeuchte kann die gekühlte Oberfläche nicht erreichen, sodass dort im bestimmungsgemäßen Betrieb kein Kondensat entsteht. Es findet keine Pufferung der Feuchte in der Decke statt.
Eigenschaft 3
Transluzent für Licht
Die Membran ist gleichzeitig optimal streuend für LED-Beleuchtung. So wird mit hoher Effizienz und idealer Gleichmäßigkeit eine hochwertige Lichtfläche realisiert, die ohne Farbverschiebung das natürliche Licht mit einem hohen Farbwiedergabeindex wiedergibt.
Das Ergebnis: Die Vorlauftemperatur kann im Extremfall bis auf 6 °C abgesenkt werden, unabhängig von der Raumluftfeuchte. Die Kühldecke arbeitet bei offenen Fenstern, bei Hochsommerhitze, bei hoher Belegungsdichte. Weil keine taupunktbedingte Abregelung erfolgt, bricht die nach DIN EN 14240 geprüfte Kühlleistung im Sommer nicht ein, anders als bei taupunktabhängigen Kühldeckensystemen, die vor der Erreichung der Taupunkttemperatur regeln oder abschalten müssen.
Die sichtbare Unterseite der Membran bleibt dabei raumwarm. Die Kühlung geschieht über Strahlungsaustausch, der Körper gibt Wärme an die hinter der Membran liegende Kühlebene ab, ohne direkten Luftkontakt. Zugfrei, geräuschlos, hygienisch.
„Die Membran wirkt wie eine Isolierglasscheibe, sie hält Feuchtigkeit ab, lässt aber Wärme durch."
Erfindung und Patent: Alexander Buff erfand MARC; die Technologie wurde über das Fraunhofer-Institut für Bauphysik (IBP) zum Patent gebracht und von interpanel zur Marktreife geführt. Das Verfahren ist mehrfach weltweit patentiert (u. a. EP 4 526 603, US 10 371 398). interpanel ist Spin-Off und exklusiver Lizenznehmer der Fraunhofer-Gesellschaft und damit derzeit einziger kommerzieller Anbieter dieser Technologie.
Vergleich
Klassische passive Kühldecke vs. interpanel.
| Parameter | Klassische passive Kühldecke | interpanel |
|---|---|---|
| Kühlleistung Nennwert (DIN EN 14240, Panel-Fläche) | ca. 72 W/m² (DIN EN 14240) | Klimapanel rund 107 W/m², Klimaleuchte rund 184 W/m² (inkl. Abführung der LED-Abwärme, nicht direkt mit reiner Kühlleistung vergleichbar) |
| Kühlleistung im Sommerbetrieb (real, Panel-Fläche) | real nutzbare Leistung kann in feuchten Sommerfällen durch Taupunktbegrenzung deutlich sinken (rechnerische Annahme) | Klimapanel rund 107 W/m², Klimaleuchte rund 184 W/m² |
| Vorlauftemperatur | 16 bis 18 °C (Taupunktgrenze) | 8 bis 12 °C |
| Fensterlüftung | Nicht kombinierbar | Kombinierbar |
| Taupunktabschaltung | Erforderlich | Nicht erforderlich |
| Taupunktsensoren | Erforderlich | Nicht erforderlich |
| Deckenbelegung für Auslegungsleistung | 80 bis 90 % | 20 bis 35 % |
| Entfeuchtung nötig | Ja, im feucht-warmen Auslegungsfall bis zu rund 60 % der entfeuchtungsbedingten Betriebskühlkosten (Ventilator-, Entfeuchtungs-, Wartungsaufwand; Maximalwert, Annahme; im Mittel geringer) | Nein, bei hohen Feuchtelasten Lüftung/Entfeuchtung empfehlenswert |
| Wartung | Filterwechsel, Hygieneinspektionen | Keine planmäßige Wartung |
Die Nennleistung klassischer passiver Systeme wird unter Laborbedingungen mit kontrollierter Luftfeuchte gemessen. Im realen Gebäudebetrieb mit variabler Feuchtelast ist diese Leistung nicht reproduzierbar. Bei interpanel erfolgt keine taupunktbedingte Abregelung, die Kühlleistung bricht im Sommer nicht ein. Kühlleistungen nach DIN EN 14240. Heizleistungen nach DIN EN 14037.
Planung
Was Taupunktunabhängigkeit für die Praxis bedeutet.
Taupunktunabhängigkeit ist keine theoretische Eigenschaft. Sie verändert die Planung, die Kosten und die Zuverlässigkeit der gesamten Kühlanlage:
Klassische passive Kühldecken erfordern eine mechanische Lüftungsanlage zur Entfeuchtung als Schutzfunktion der Kühlfläche, damit die Taupunkttemperatur nicht erreicht wird. interpanel arbeitet auch bei geöffneten Fenstern weiter, ohne taupunktbedingte Abschaltung der Kühlfläche. Das ist entscheidend für Bestandssanierungen, bei denen der Einbau einer Lüftungsanlage zur Entfeuchtung baulich oder wirtschaftlich nicht realisierbar ist.
Bei 8 bis 12 °C Vorlauftemperatur arbeiten Wärmepumpen und Kaltwassersätze mit deutlich höheren Leistungszahlen als bei 16 bis 18 °C. Je nach Projekt und Wärmequelle kann sich die erforderliche Kälteanlagengröße deutlich reduzieren, in günstigen Auslegungsfällen um bis zu 50 Prozent (Maximalwert, projektabhängig).
Aufgrund der hohen spezifischen Kühlleistung genügen je nach Kühllast rund 20 bis 35 % Deckenbelegung (Erfahrungswert, lastabhängig), sodass weniger Panels für denselben Raum reichen. Die restliche Deckenfläche steht für Sprinkler, Rauchmelder, Designelemente oder technische Installationen zur Verfügung.
Kein Taupunktsensor, keine Abschaltlogik, keine Sicherheitsabschaltung. Die Regelung beschränkt sich auf eine einfache Vorlauftemperatursteuerung. Das reduziert Planungsaufwand, Installationskosten und Fehlerquellen.
Planer können mit dem nach DIN EN 14240 zertifizierten Wert rechnen, ohne Sicherheitsabschläge für sommerliche Feuchtebedingungen. Das vereinfacht die Kühllastberechnung und macht die Auslegung zuverlässig.
Praxisbeweis
ABW Architekten, Düsseldorf, Dachaufstockung in der Innenstadt
Rein mit Fensterlüftung, ohne RLT-Anlage. Bei über 40 °C Außentemperatur: maximal 26,5 °C im Büro.
Betriebskosten über 10 Jahre deutlich unter der konventionellen Vergleichsvariante
Alle Projekte →Forschung
Publikationen und Forschung.
Die MARC-Technologie ist wissenschaftlich dokumentiert und peer-reviewed publiziert:
Membrane-assisted radiant cooling for expanding thermal comfort zones globally without air conditioning
Teitelbaum et al., Architectural Science Review. Autoren von Princeton University, University of British Columbia, UC Berkeley und interpanel.
Kombination von natürlicher Lüftung und Flächenkühlung über Wärmestrahlung im Kontext von COVID-Anforderungen
Aviv et al., Studie zur Kompatibilität membranbasierter Kühlung über Wärmestrahlung mit erhöhten Luftwechselraten.
Cooling without Air Conditioning
Untersuchung zur Erweiterung thermischer Komfortzonen durch membranbasierte Kühlung über Wärmestrahlung, ohne konventionelle Klimaanlagen.
Fraunhofer IBP ForschungKompakt, Erstveröffentlichung der Membrantechnologie
Fraunhofer-Institut für Bauphysik, Dezember 2016.
Beteiligte Forschungseinrichtungen
Normen und Zertifizierungen
| Norm | Gegenstand |
|---|---|
| DIN EN 14240 | Kühlleistungsprüfung (unabhängig verifiziert) |
| DIN EN 14037 | Heizleistungsprüfung |
| DIN EN ISO 7730 | Thermischer Komfort |
| ISO 354 | Schallabsorption |
| DIN EN 13501 | Brandschutzklasse B1 |
| VOC A+ | Emissionsprüfung |
FAQ
Häufig gestellte Fragen zur taupunktunabhängigen Kühldecke.
Was bedeutet „taupunktunabhängig" bei einer Kühldecke?
Warum schalten klassische passive Kühldecken im Sommerklima und bei offenen Fenstern ab?
Kann ich bei einer taupunktunabhängigen Kühldecke die Fenster öffnen?
Wie viel Deckenbelegung ist nötig?
Ist die Technologie wissenschaftlich geprüft?
Funktioniert das System auch zum Heizen?
Was kostet der Betrieb?
Für welche Gebäude ist das System geeignet?
Erfahren Sie, wie interpanel in Ihrem Projekt funktioniert.
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