Mit Photovoltaik-Strom aus fassadenintegrierten Solarmodulen lassen sich ohne externe Stromzufuhr Innenräume kühlen – das haben ForscherInnen im Projekt „Coolskin“ nachgewiesen.

_{Stand: Juni 2019}

Der fortschreitende Klimawandel, immer mehr und weitläufigere urbane Hitzeinseln und der vorherrschende Architekturstil mit großflächigen Verglasungen sorgen dafür, dass der Kühlbedarf von Gebäuden stetig steigt. Da marktübliche Kühlsysteme große Mengen an Energie verbrauchen, suchten die ForscherInnen im Projekt „Coolskin“ nach effizienteren und zugleich praktikableren Alternativen.

Ziel war die Konzeption eines Systems, das die auf der Fassadenfläche auftreffende Sonnenenergie direkt oder zeitversetzt in Kühlenergie umwandelt und an die dahinterliegenden Räume abgibt. Dabei wird der Zusammenhang genutzt, dass zu Zeiten des höchsten Kühlbedarfs auch die höchste Einstrahlung und somit Photovoltaik (PV)-Leistung zur Verfügung steht. Im Gegensatz zu konventionellen Kühlsystemen ist es das erklärte Projektziel, nicht nur seine einzelnen Komponenten, sondern das gesamte System zur Gänze industriell konfiguriert und vorgefertigt in die Fassadenkonstruktion integrieren zu können.

Das von den Wissenschaftlern erforschte, entwickelte und am Freigelände der Technischen Universität Graz auch im Realbetrieb getestete Kühlsystem baut auf PV-Modulen auf, die als Energiequelle für das gesamte Kühlsystem dienen und eine Batterie laden. Mit der Energie wird ein Wärmepumpenkreislauf betrieben, der neben dem Kühlen auch heizen kann – ein in einen Luftkanal integrierter Wärmetauscher dient im Kühlbetrieb als Kondensator und im Heizbetrieb als Verdampfer. Die Raumluft kann in der Versuchsanlage direkt über einen Gebläsekonvektor oder indirekt über den Wasserkreislauf einer thermisch aktivierten Betondecke konditioniert werden.

Die während der Untersuchung angestellten numerischen Analysen, experimentellen Untersuchungen im Labor sowie Feldtests unter realen Einsatzbedingungen zeigen laut den ForscherInnen einen Kühleffekt von bis zu sechs Grad. Der ebenfalls untersuchte Heizbetrieb erwies sich in den bisherigen Auswertungen für die Übergangszeit als ausreichend. Bei winterlichen Bedingungen von mehreren Minusgraden reicht die zur Verfügung stehende Heizleistung jedoch nicht aus, um behagliche Innenraumteperaturen in den Versuchsobjekten zu gewährleisten. Weitere Konfigurationsstudien zur Leistungsoptimierung sind in Planung – die Ergebnisse werden mit Spannung erwartet.

Die Eckdaten

• Projektzeitraum: 09/2015–08/2019
• Konsortialführer: TU Graz (Institut für Wärmetechnik)
• Partner: Austrian Institute of Technology, SFL technologies GmbH, qpunkt, Architekturbüro Reinberg ZT GesmbH
• Förderung durch Klima- und Energiefonds: rund 520.000 Euro
• Gesamtkosten des Projekts: rund 697.000 Euro