Foto: Frontansicht des Bürohauses Tattendorf

Photonic Cooling - Effizientere Gebäudekühlung durch Nutzung von Photonik

In diesem Sondierungsprojekt soll der Ansatz des Photonic Cooling zur Gebäudekühlung auf seine praktische und kostengünstige Umsetzbarkeit und im Bezug zu seiner Wirkung bewertet werden. Konkret sollen dabei kostengünstige photonische Oberflächen und Konzepte evaluiert werden, die möglichst viel solare Strahlung reflektieren (>97%) und die Wärme­strahlung im Bereich zwischen 8 und 13 Mikrometer, als Abstrahlung ins kalte Weltall möglichst nicht behindern. Darauf aufbauend werden Konzepte zur Gebäudekühlung mittels Photonic Cooling erarbeitet, sowie Modellrechnungen zur möglichen Kühlleistung durchgeführt und deren Auswirkung auf das Stadtklima abgeleitet.

Kurzbeschreibung

Auf der Basis von Mikroklimamodellierung wird zudem die Auswirkung eines derartigen Ansatzes zur Minimierung der Ausbildung von städtischen Wärmeinseln evaluiert. Ziel ist es auf Basis dieser Erkenntnisse eine bessere Abschätzung geben zu können inwieweit und unter welchen Voraussetzungen ein Photonic Cooling - Ansatz für die Gebäudekühlung sinnvoll eingesetzt werden kann und zu höherer Lebensqualität in Städten beitragen kann.

Ausgangssituation/Motivation

Es ist zu erwarten, dass durch den Klimawandel und die zunehmende Ausbildung von ausgeprägten städtischen Wärmeinseln die Anzahl der Klimaanlagen zur Raumkühlung und damit der Stromverbrauch im Sommer in städtischen Gebieten steigen werden.

Die Abwärme aus der erhöhten Anzahl der Klimaanlagen lässt einen zusätzlichen negativen Effekt auf das Mikroklima erwarten, welcher sich wiederum negativ auf die Gesundheit und die Lebensqualität der Menschen auswirken wird. Innovative und energieeffiziente Kühlsysteme, stellen in diesem Zusammenhang anstrebenswerte Zielsetzungen dar.

Das vorgeschlagene Projektvorhaben will in diesem Zusammenhang abklären inwieweit die Technologie des Photonic Cooling einen substantiellen Beitrag zur Reduktion von städtischen Wärmeinseln und des Stromverbrauchs für die Raumkühlung leisten kann.

Inhalte und Zielsetzungen

Bei diesem Ansatz soll Strahlungskühlung speziell an sonnigen und klaren Tagen zusätzlich genutzt werden. Die photonische Strahlungskühlung tagsüber zu nutzen scheitert in der Regel daran, dass mehr Wärme über solare Strahlung und/oder die warme Umgebungsluft aufgenommen wird als mittels Wärmestrahlung abgegeben wird.

Das macht den Ansatz das kalte Weltall als Kühlreservoir auch tagsüber zur Gebäudekühlung zu nutzen, zur „Crazy Idea". Wenngleich der grundlegende Ansatz schon längere Zeit verfolgt wurde, ist es, vor allem auch durch die ständige Weiterentwicklung von Herstellungstechnologien und ein zunehmendes Wissen über die Wirkung von optischen und photonischen Strukturen, erst kürzlich gelungen, eine nennenswerte Kühlleistung auch während des Tages zu realisieren.

Methodische Vorgehensweise

Für eine praktische Umsetzung sind allerdings noch viele Fragen offen. Zum einen ist es erforderlich, kostengünstigere Materialien und Herstellungsverfahren für die zugrundeliegenden Beschichtungen zu finden zum anderen müssen Konzepte gefunden werden um den Photonic Cooling-Ansatz in Gebäude zu integrieren und die Kühlleistung auch nutzen zu können.

Letztlich gilt es nachzuweisen dass ein derartiger Ansatz auch tatsächlich zu einer energieeffizienten Gebäudekühlung und zu einer Abnahme der Ausbildung von städtischen Wärmeinseln beitragen kann. All diese Themen adressiert der vorliegende Projektvorschlag, der Aufschluss über das Potential und mögliche Wege für eine praktische Umsetzung und Implementierung des Photonic Cooling Ansatzes liefern soll.

Erwartete Ergebnisse

Anhand des Photonic Cooling Verfahrens hat der Projektvorschlag das Potential, einen wesentlichen Beitrag zur Realisierung der operativen Programmziele der Ausschreibung liefern zu können, indem er im Falle eines positiven Projektverlaufs eine vielversprechende Technologie für die Stadtentwicklung zur Verfügung stellen könnte, die hohe Ressourcen- und Energieeffizienz, hoher Lebensqualität bzw. eine Minimierung der Treibhausgasemissionen und eine Ressourcenschonung bewirken würde.

Projektbeteiligte

Projektleitung

JOANNEUM RESEARCH Forschungsgesellschaft mbH

Projekt- bzw. KooperationspartnerInnen

Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik

Kontaktadresse

Dr Gerhard Peharz
Franz-Pichler-Strasse 30
Tel.: +43 (316) 876 3205
E-Mail: Gerhard.peharz@joanneum.at
Web: www.joanneum.at

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