Gebäudekühlung durch Glasperlen

Reflektive Folien waren gestern. Heute sind Folien mit Glasperlen aktuell, um Gebäude vor sommerlicher Überhitzung zu schützen. So sehen es jedenfalls Forscher von der University of Colorado. Und ihr Konzept klingt zugegebenermaßen abenteuerlich. Mikroskopische Glasperlen in transluzenten Plastikfolie können wohl keine Gebäude kühlen. Oder doch?

Meine erste, grobe Antwort: wahrscheinlich schon. In Gegenden mit hoher Sonnenstrahlung sollte das Konzept funktionieren können.

Das Konzept als solches ist nicht neu und wurde bereits Mitte der 70er Jahre entwickelt; damals noch mit wesentlich aufwändigerer und dementsprechend teurer Materialwahl. Das aktuelle Konzept sieht vor, dass man in einer Folie aus Polymethylpenten (PMP) mikroskopisch kleine Glasperlen integriert. Die Folie wird zudem auf einer Seite silberbeschichtet. Anders als bei reflektiven Folien soll durch die Glasperlen Solarstrahlung in der Folie in Infrarotstrahlung (Wellenlänge ca. 10 µm im Mittel) umgewandelt werden, die wiederum als Wärmestrahlung an die Atmosphäre abgegeben werden kann. Durch diese Folie, die viel Wärmestrahlung emittiert aber nur wenig Sonnenlicht absorbiert, soll der Unterschied der Energiedichten von Solarstrahlung und infrarotem Strahlungsfluss verringert werden, der normalerweise bei Oberflächen zu beobachten ist, deren Oberflächentemperatur nahe der Umgebungstemperatur liegt.

Die Silberbeschichtung liegt auf der unteren Seite der Folie und sorgt dafür, dass das Sonnenlicht durch die Folie zurück reflektiert wird und das Gebäude nicht direkt erwärmt. Aber auch wenn ein Gebäude nicht direkt erwärmt wird, ist das nicht gleichbedeutend mit einer Kühlung. Hier kommen die Glasperlen ins Spiel. Deren Größe bestimmt die Wellenlänge der aus der Solarstrahlung umgewandelten und emittierten Strahlung und liegt bei 8 µm. Das Emissivitätspotential der 20 µm dicken Folie soll über 93% liegen. In direkter Mittagssonne kann hierdurch ein Kühleffekt von 93 W/m² erzielt werden. Das ist nicht unerheblich.

Obwohl ein Quadratmeter der Folie für weniger als einen halben Euro produziert werden kann, stellt sich die Frage, wie man den Kühleffekt für ein Gebäude steuern kann. Dieser Effekt ist ja abhängig von den Temperaturen der Außenluft und der Luft im Gebäude. Hier können weitere Kosten anfallen. Diese müssen nach Vorstellung der Forscher für Wasserrohre aufgebracht werden, die die Wärmeenergie der zu kühlenden Raumluft in Richtung der Glasperlenfolie transportieren. Durch Regulierung der Fließgeschwindigkeit kann man auf steigende und fallende Temperaturen reagieren und eine konstante Raumtemperatur erreichen. Laufende Kosten fallen dann nur für den Betriebsstrom der Pumpen an, alles weitere erledigt der Temperaturunterschied zwischen Erde und Weltall.

Das Konzept stellt für mich einen interessanten Ansatz dar, nicht nur für Gebäude, sondern beispielsweise auch für die Kühlung von Kühlwasser in Kraftwerken. Zwar wurden bisher nur 30 cm breite Bahnen der Folie gefertigt und das Konzept ist nicht für alle Breitengrade gleichermaßen geeignet (bitte keine Kühlung an kalten Wintertagen), aber es hat sicherlich Potential, wenn man die Leistung der Folie auch über längere Zeit aufrecht erhalten kann. Andererseits kostet die Folie nicht viel und kann bei Beschädigung oder Verschmutzung ohne großen Aufwand erstattet werden. Ich bin gespannt.

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