BIOCOOL - Bio-inspirierte Oberflächen zur Verdunstungskühlung von Gebäudehüllen

Ausgangssituation/Motivation

Durch den Klimawandel und die Notwendigkeit zu Reduzierung des Gesamtenergiebedarfs in Gebäuden und Vermeidung von Urban Heat Islands besteht der dringende Bedarf an der Weiterentwicklung passiver Kühltechniken, die den Energieverbrauch reduzieren, die Umwelt und das Ökosystem unterstützen und ein zufriedenstellendes Maß an Komfort bieten.

Die Verbesserung von Systemen direkter Verdunstungskühlung für Gebäudehüllen zielt auf verbesserte Effektivität zum Einsatz in gemäßigten Klimazonen ab. Bioinspiration hat sich in den letzten Jahrzehnten als Innovationsmethode für die Entwicklung nachhaltiger Lösungen für die gebaute Umwelt etabliert.

Inhalte und Zielsetzungen

Im Projekt „Biocool" soll eine Sondierung zur Übertragung von morphologischen Prinzipien aus der Biologie in formoptimierte, architektonische Oberflächen zur Klimatisierung von Gebäudehüllen durchgeführt werden. Die Einbindung in das System Gebäude, im besonderen Wasserkreislauf und Energiemanagement, und die Auswirkungen auf den Stadtraum auf Fußgänger- und Quartierebene werden in Konzepten und Simulationen untersucht. Die Gebäudehülle wird dabei als Energieträger und als aktives Element im Sinn von Ecosystem Services interpretiert, und die Auswirkungen auf Stadtraum und Umwelt in mehreren Größen, Skalen und Aspekten abgeschätzt.

Methodische Vorgehensweise

Bei Laubbäumen bestimmt die Form der Blätter die thermischen Eigenschaften und insbesondere die Effizienz von Verdunstung und somit Kühlung. Auf der Basis existierender Grundlagenforschung und neuer Erkenntnisse über diese Formprinzipien werden mit Hilfe von parametrischem Design und Maschine learning Paneele aus porösen Materialien mit 3-D Oberflächenstrukturen hergestellt.

Dieser Form-Funktionszusammenhang sowie der Einsatz von speziell angepassten keramischen Materialien mit definierter Porosität und Mikrostruktur sollen die Verdunstungseffizienz der Elemente im Vergleich zu konventionellen Technologien erhöhen. Die Performance der installierten Prototypen hinsichtlich ihrer thermischen Eigenschaften wird untersucht, vergleichend evaluiert, und nachhaltige Low-Tech Konzepte zur Systemintegration entworfen.

Die Studie wird von zwei akademischen Institutionen mit langjähriger Erfahrung im Energy Design und Bauphysik unter Einbindung von Studierenden durchgeführt. Die Marktnähe und Wirtschaftlichkeit der Innovation werden in Workshops mit Stakeholdern aus der Industrie sichergestellt.

Erwartete Ergebnisse

BIOCOOL bereitet den Weg für ein industrielles Forschungsprojekt, indem Daten über Experimente mit Proof-of Concept Prototypen und Analysen zur Auswirkung der neuen Technologie aufbereitet werden. Die erfolgreiche Sondierung ist nicht nur für den Gebäudebereich, sondern auch für andere Technologiebereiche interessant, in denen Wärmetauscher eingesetzt werden, und hat somit ein großes Marktpotenzial.

Projektleitung

Bernhard Sommer - Universität für Angewandte Kunst Wien, Abteilung Energiedesign

Projekt- bzw. Kooperationspartner:innen

• Sascha Alexandra Zaitseva / Universität für Angewandte Kunst Wien - Keramikstudio
• Ulrich Pont / Technische Universität Wien - Fachbereich Bauphysik und Bauökologie

Bernhard Sommer und Petra Gruber
Universität für Angewandte Kunst Wien
Oskar Kokoschka-Platz 2
A-1010 Wien
Tel.: +43 (1) 71133-2372
E-Mail: bernhard.sommer@uni-ak.ac.at, petra.gruber@gmail.com
Web: www.dieangewandte.at