Taupunktunabhängige Kühldecke

Funktionsprinzip

Bei konventionellen Kühldecken steht die kalte Oberfläche in direktem Kontakt mit der Raumluft. Unterschreitet die Oberflächentemperatur den Taupunkt, kondensiert Wasserdampf an der Decke. Eine taupunktunabhängige Kühldecke umschließt das Kühlregister mit einer infrarotdurchlässigen, zugleich wasserdampfdichten Membran. Wärmestrahlung aus dem Raum durchdringt die Membran und wird vom Kühlregister absorbiert, feuchte Luft erreicht die kalte Oberfläche jedoch nicht.

Weil die Membran im bestimmungsgemäßen Betrieb Kondensat an der Kühlfläche verhindert, kann das System bei zulässigen Betriebsbedingungen mit Vorlauftemperaturen ab 8 °C betrieben werden, ohne dass eine taupunktbedingte Abregelung erforderlich wird. Der Betriebspunkt liegt bei 8 °C Vorlauf und 12 °C Rücklauf. Dieses Membranprinzip (MARC, Membrane Assisted Radiant Cooling) wurde über das Fraunhofer-Institut für Bauphysik zum Patent gebracht und von interpanel zur Marktreife geführt. interpanel setzt dieses Prinzip in der Klimaleuchte und im Klimapanel ein.

Abgrenzung zu konventionellen Systemen

Konventionelle passive Kühldecken arbeiten mit Vorlauftemperaturen von 16 bis 18 °C. An heißen Tagen mit hoher Luftfeuchtigkeit liegt der Taupunkt der Raumluft häufig über 16 °C. Das System muss dann die Vorlauftemperatur anheben oder über einen Taupunktwächter abschalten. Die Kühlleistung sinkt auf einen Bruchteil der nominalen rund 72 W/m² (DIN EN 14240, ΔT 8 K), genau dann, wenn die Kühllast am höchsten ist.

Eine taupunktunabhängige Kühldecke arbeitet auch unter sommerlichen Bedingungen ohne taupunktbedingte Abregelung bei zulässigen Betriebsbedingungen und erreicht an ihrem Betriebspunkt (Vorlauf 8/12 °C, 26 °C Raum) rund 107 W/m² (Klimapanel) bzw. 184 W/m² (Klimaleuchte, inklusive LED-Abwärme), gemessen nach DIN EN 14240. Die zuvor genannten rund 72 W/m² konventioneller Kühldecken gelten unter deren typischen Betriebsbedingungen (ΔT 8 K); die Werte beruhen auf unterschiedlichen Vorlauf- und Temperaturbedingungen und sind nicht unmittelbar 1:1 vergleichbar. Eine taupunktunabhängige Kühldecke lässt sich zudem mit Fensterlüftung kombinieren, weil die feuchte Raumluft die kalte Kühlfläche nicht erreicht.

Hohe Leistung auch bei behaglichen 21 bis 22 °C

Ein besonderes Merkmal zeigt sich bei niedrigen Raumtemperaturen. Konventionelle Systeme verlieren mit sinkender Raumtemperatur an Leistung, weil die nutzbare Temperaturdifferenz zwischen mittlerer Wassertemperatur und Raum schrumpft. Eine taupunktunabhängige Kühldecke hält dank der niedrigen Vorlauftemperatur auch bei der behaglichen Raumtemperatur von 21 bis 22 °C eine große Temperaturdifferenz und damit hohe Kühlleistung. Sie ermöglicht so zuverlässig komfortable Raumtemperaturen, die mit konventionellen Kühldecken kaum erreichbar sind.

Relevanz für die Praxis

Für Planer entkoppelt die Taupunktunabhängigkeit die Auslegung von den Feuchterandbedingungen des Raums. Die maximal erreichbare Kühlleistung hängt nicht mehr vom Taupunkt der Raumluft ab, was die Auslegung bei Räumen mit Fensterlüftung, Besprechungsräumen und Kantinen vereinfacht. Die niedrige Vorlauftemperatur passt zudem zum reversiblen Betrieb mit Wärmepumpen.

Für Architekten reduziert die hohe Leistungsdichte die nötige Deckenbelegung: Statt 80 bis 90 Prozent reichen 20 bis 35 Prozent (oft rund 25 Prozent) der Deckenfläche. Der gewonnene Freiraum bleibt für Licht, Akustik und Gestaltung.

Feuchtelast und Auslegung

Auch eine taupunktunabhängige Kühldecke entzieht der Raumluft keine Feuchte, sondern wirkt rein sensibel über die kalte Strahlungsfläche. Die latente Last (Feuchtelast aus Personen, Außenluft oder Prozessen) bleibt daher Aufgabe der Lüftungs- oder Klimaanlage. Bei der Auslegung sollten Sie die sensible Kühllast (trockene Wärme) und die latente Last (Feuchte) getrennt betrachten und letztere über die mechanische Lüftung abführen. Die Eingangsparameter für das angestrebte Raumklima bilden Sie nach DIN EN 16798-1 ab, die Kühllast selbst nach VDI 2078.