Wie ist es möglich sich, bei gleichen Invest, 30 % an Energie für die Gebäudekühlung zu sparen?

Kühlen ist noch immer - scheisse gelöst.

Warum trauen wir uns das provokant zu sagen? Wir begeben uns damit in prominente Gesellschaft. Der Direktor der internationalen Energieagentur sieht das zum Beispiel genauso. Er definiert die wachsende Nachfrage nach Raumkühlung als den kritischsten Blindspot der Energiedebatte. Also als wichtigsten toten Winkel der oft übersehen wird.

“Growing demand for air conditioners is one of the most critical blind spots in today’s energy debate. Setting higher efficiency standards for cooling is one of the easiest steps governments can take to reduce the need for new power plants, cut emissions and reduce costs at the same time.”

Und das gilt für Südost Asien und Afrika genauso wie für die EU. So erwartet die EU Kommission bis 2050 200-500% Energiezuwachs in der Raumkühlung. Damit ist die Kühlung der einzige Teil des Energeiverbauchs im Gebäudesektor, der nicht rückläufig ist.

Dennoch, Flächenkühlung kurz erklärt: Rohre sind in Flächen, wie Wände oder Decken, eingebett und mit kühlen Wasser durchflossen um dem Raum Wärme zu entziehen.

Stellen Sie sich das Gefühl einer kalten Steinwand an einem heißen Sommertag vor. Das ist der Komfort einer Flächenkühlung. Sie ist leise, angenehm, wartungsfrei und gesünder. Im Vergleich zur Kühlung über eine Ventilator-basierte Kühlung, spart sie zusäztlcih noch etwa 25 % an Energie. Es besteht sogar die Möglichkeit des geothermischen und adiabaten ‘free-cooling’.

Kurz gesagt: Flächenkühlung ist in jeder Hinsicht besser als die Alternativen. Wie auch immer, es gibt einen Haken: Flächenkühlsysteme kommen mit einer natürlichen Limitierung, bekannt als das Taupunkt-Problem.

Um dies besser zu verstehen, sehen wir uns Flächenkühlung mal etwas genauer an.

Kühlen ist mehr, als nur das Gegenteil von Heizen. Im Gegensatz zum Heizen reicht es nicht aus, einfach nur die Raumluft abzukühlen. Der Prozess der Gebäudekühlung beinhaltet auch die Entfernung von Feuchtigkeit aus der Raumluft. Andernfalls wird es feucht und unangenehm. Und diese Feuchtigkeit kommt nicht nur von außen über die die Lüftung. Sie entsteht auch innerhalb des Raums. Zum Beispiel können 20 Personen an einem Arbeitstag etwa 10 Liter Wasser transpirieren. Und dieses Wasser muss aus der Innenluft entfernt werden.

Neben dem Problem von unangenehm feuchter Luft, besteht auch das Risiko von Kondensation auf der Oberfläche des Kühlsystems. Wenn die Luft zu feucht oder eine Oberfläche zu kalt ist, tritt auf der kalten Oberfläche Kondensation in Tropfenform auf. Während dies im Sommer auf einem kalten Getränkeglas recht angenehm ist, so ist an der Decke eines Gebäudes dies jedoch nicht wünschenswert.

Deshalb installieren herkömmliche Flächekühlysteme sogenannte Taupunktwächter. Diese Geräte messen die Luftfeuchtigkeit im Raum und passen die Vorlauftemperatur an, damit die Oberfläche nie zu kalt wird.
Hier stößt die Flächenkühlung auf ein Dilemma.

Betrachten wir ein reales Beispiel aus München:

Wir haben uns ein Büro angesehen, in dem eine Kühldecke nachgerüstet werden sollte, jedoch keine Lüftungsanlage installiert werden konnte. Auch im moderaten Klima von München reduzieren während 63 % der Kühlstunden die Taupunktwächter die Kühlleistung. Und genau dann, wenn es am heißesten und feuchtesten ist, versagt sie vollständig. Dies wird durch das rote Zickzackmuster dargestellt, das die Kühlleistung einer Metallkühldecke zeigt. Man sieht, dass sie immer wieder auf null abfällt, hauptsächlich während der Mittagsspitzen der Sommerhitze.

Diese beiden Balkendiagramme stammen aus einem realen Projekt, über das wir im weiteren Verlauf des blog Artikel’s ausführlich sprechen werden. Kurz gesagt ist die Entfeuchtung eine große Herausforderung für den Komfort und die Effizienz der Raumkühlung. 
Es ist auch genau das Problem, das wir gelöst haben.

 Wir werden den Mechanismus gleich erklären, aber zuerst, wer sind wir:

Aufgrund der einzigartigen Porenstruktur (für die wir das Patent halten) wird die Kondensationsschicht ins Innere des Paneels verlagert.
Wenn also Kondensation auftritt, bleibt die Oberfläche trocken, und das Wasser wird im inneren des Werkstoffes gepuffert.
Dies ermöglicht es zum Beispiel, tagsüber die Luftfeuchtigkeit zu speichern und sie dann nachts wieder an die Luft abzugeben.

In gemäßigten Klimazonen dient die Nachtluft als eine kostenlose Senke.
Die Nachtluft in südlichen Klimazonen ist noch immer eine viel kostengünstigere Senke als die tagsüber viel heißere, und in den meisten Fällen feuchtere, Luft.

OK, das war alles etwas abstrakt und theoretisch.

Welche Möglichkeiten ergeben sich durch das puffern von Feuchtigkeit in der realen Welt?

In den meisten gemäßigten Klimazonen ermöglicht strahlenförmige Kühle, die ausschließlich mit natürlicher Fensterlüftung funktioniert. Dies ist besonders aufregend für die Sanierung bestehender Gebäude. In südlicheren Klimazonen macht es die Flächenkühlung viel zuverlässiger.

Aber was noch wichtiger ist können wir recht provokativ, doch durch Daten gestützt, behaupten:

Wir haben die komfortabelste und effizienteste Kühlungslösung auf dem Markt entwickelt.

In Zahlen bedeutet dies: Energieeinsparungen von 10-30 % im Vergleich zur zweitbesten Lösung auf dem Markt: herkömmliche Flächenkühlsysteme.

Wir möchten diese Aussage gerne mit einem realen Projekt untermauern:

Das Europäische Patentamt in Wien. Eines unserer größten Projekte, das 2500m2 umfasst, befindet sich derzeit im Bau. Das erklärte Ziel: CO2-Neutralität über seinen Lebenszyklus.

Warum argumentieren wir, dass abaton paneel die komfortabelste Kühlungslösung ist?

• Die Kombination aus Strahlungskühlung mit Fenstern, die vom Benutzer geöffnet werden können, ohne die Gefahr von Kondensation.
• Die Möglichkeit, den Volumenstrom der Lüftung zu reduzieren, ohne das Raumklima zu beeinträchtigen.
• Wärme- und Feuchtigkeitslasten werden nun von der abaton-Decke und nicht vom Lüftungssystem abgedeckt.
• Dies ermöglicht eine Reduzierung des erforderlichen Volumenstroms um 65 %.
• Was zu einer Energieeinsparung von 29 % führt.
• In Bezug auf die Investitionskosten ist die Decke preislich mit akustisch aktiven Gipskartonplatten vergleichbar, was die abaton Kühldecke, über einen Lebenszyklus von 25 Jahren, 21 % günstiger macht.

Natürlich verbessert abaton, ähnlich wie eine perforierte Gipskarton-Decke, auch die Raumakustik. Und man sollte hinzufügen, dass es die einzige Heiz- und Kühlungslösung ist, die in diesem Gebäude installiert ist.

Aber diese 29 % Energieeinsparung ist nicht nur aus Kostensicht attraktiv; sie trägt auch zur Erreichung der CO2-Neutralität bei.
CO2-Neutralität wird durch die PV-Elektrizität vom Dach und der Fassade ermöglicht, die in das Netz eingespeist und mit den Netzemissionen ausgeglichen wird. Wenn das Gebäude weniger Energie verbraucht, kann mehr Solarenergie verbraucht werden.

Bisher haben wir nur über Kühlung gesprochen. Wie steht es mit der Heizung?

Ist es nicht sehr unangenehm, über die Decke zu heizen?

• Es ist eine effektive Heiz-, Kühl- und Akustik-Lösung.
• Es benötigt aufgrund höherer spezifischer Kapazitäten wesentlich weniger Platz.
• Es verursacht etwa 50 % weniger graue CO2-Emissionen als herkömmliche Flächenkühl-Lösungen.
• Es spart 30 % Energie über eine Kühlperiode.
• Es bietet Flächenkühlung ohne das Risiko von Kondensation, selbst in südlichen Klimazonen.
• Es bietet den Komfort von öffenbaren Fenstern in CREE-Gebäuden.
• Und all dies bei den gleichen, oder sogar geringeren, Investitionskosten.

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