Fraunhofer ISE: Fassade als potenzielle Wärmequelle für Wärmepumpen

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Im Forschungsprojekt „Tabsolar III“ hat das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE Fassadenelemente aus Ultrahochleistungsbeton entwickelt, die von Kanälen durchzogen sind. Beim Design der Kanäle ließ man sich von der Natur inspirieren. Die Wärmetauscher zeigen mehrfach verzweigte Strukturen wie bei Blutbahnen oder Blättern. Die Elemente sollen es ermöglichen, eine Flüssigkeit hindurchzuführen, die aufgenommene Wärme an das Heizungssystem abgibt. Diese Technologie verspricht nahezu beliebige Formen mit einem gleichmäßig durchströmten Kanalnetzwerk.

Keine zusätzliche Wärmequelle notwendig

Bei den Elementen gibt zwei Baureihen. Die erste Variante ist verglast und mit einer Beschichtung versehen, die das langwellige Infrarot-Licht am Austritt hindert. Zwischen Fassade und Glas entstehen durch den Treibhauseffekt ausreichend hohe Temperaturen, um die Warmwasser-Erzeugung oder die Heizung direkt zu unterstützen.

Die zweite Variante ohne Glas gibt es in verschiedenen Farben und Oberflächen. Dies erlaubt es, sie optisch unauffälliger in eine bestehende Fassade zu integrieren. Allerdings liefert sie auch weniger hohe Temperaturen für den Vorlauf der Wärmepumpe. Trotzdem sollen die verfügbaren Fassadenflächen in der Lage sein, bei Neubauten oder sanierten Bestandsgebäuden die Wärmepumpen ohne eine andere Wärmequelle zu betreiben.

Tests in Zweifamilienhaus geplant

Das bionische Design hat den technischen Vorteil, dass es zu einer gleichmäßigen Durchströmung bei geringem Energieaufwand für die Pumpe führt. Die Forscher mussten bei der Gestaltung der Fassadenelemente den besten Kompromiss aus Größe und Handhabung finden. Größere Module sind effizienter, aber auch unhandlicher bei der Montage. Am Ende entschieden sich die Entwickler für eine Größe von 1,75 Quadratmetern pro Fassadenelement. Die derzeitigen Elemente sind für vorgehängte hinterlüftete Fassaden vorgesehen. Wie das „Heise Magazin“ schreibt, sollen erste Tests bei einem Zweifamilienhaus in Kassel durchgeführt werden

Wie funktioniert eine Wärmepumpe?

Wärmepumpen funktionieren, genau wie Kühlschränke, mithilfe eines Kältemittelkreislaufs. Das Kältemittel wird erwärmt, bis es verdampft. Der Dampf wird anschließend in einem Kompressor verdichtet, wodurch sich die Temperatur des Kältemittels erhöht. Nun wird die Wärmeenergie mithilfe eines Wärmetauschers an den Heizkreislauf abgegeben. Nach der Wärmeabgabe liegt das Kältemittel wieder in flüssigem Zustand vor und der Kreislauf beginnt erneut.

Der Vorteil von Wärmepumpen ist, dass die Wärme prinzipiell aus Umweltwärme (Luft, Wasser oder Erdreich) gewonnen wird. Es ist zwar Strom für den Betrieb erforderlich, allerdings wird dieser nicht direkt zum Aufheizen genutzt. Dadurch kann mehr Wärmeenergie freigegeben werden, als elektrische Energie aufgewendet wurde. (Gero Gröschel)

Dieser Beitrag erschien zuerst bei unserem Partner EFAHRER.

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