Energieblog

In alten Häusern Energie sparen mit Nanotechnik

Während Neubauten inzwischen vermehrt energiesparend gebaut werden, bestetht bei Altbauten diesbezüglich Nachholbedarf. Hierbei wäre eine Energieeinsparung von bis zu einem Drittel möglich, und dieses jenseits von Solarenergie oder Wärmedämmung. Von der EU gefördert werden beispielsweise Nanotechnologie in Spiegelsystemen zur Verteilung des Lichts oder Fensterscheiben.

Aufgrund strengerer Bauvorschriften wurden Neubauten in den letzten Jahrzehnten wesentlich energiesparender gebaut als früher. Allerdings bestehen bei den Altbauten erhebliche Einsparpotenziale. In Europa sind rund 60 Prozent aller Häuser älter als 25 Jahre.

“Wir könnten weitere acht bis 38 Prozent Energie einsparen, wenn wir den Verbrauch unserer Büros, Schulen und Wohnungen verbessern würden”, so Udo Weimar von der Uni Tübingen. Weimar ist Koordinator des zwölf Millionen Euro teuren EU-Programms “clear-up”. Dieses Programm hat die Weiterentwicklung der Energieeinsparung sowie deren Bündelung und Überführung in die Praxis zum Ziel. “Es ist relativ einfach, Neubauten so zu gestalten, dass sie wenig Energie verbrauchen. Die Herausforderung besteht aber darin, neue Technologien in die bereits existierenden Gebäude zu integrieren”, so Physiker Udo Weimar. “Dabei steht im Vordergrund, dass sich die Bewohner wohlfühlen müssen.”

Hierbei geht es darum, Lösungen abseits von Solarenergie und Wärmedämmung zu finden beziehungsweise einzusetzen. Die Nutzung der Nanotechnik steht hierbei im Vordergrund, denn hier bestehen viele neue Möglichkeiten, welche eine Optimierung von Wärme sowie Luftreinhaltung in dem betreffenden Haus erlauben. “Wir wollen das, was draußen angenehm ist, nämlich Tageslicht, frische Luft und eine passende Temperatur, ins Haus holen”, führt Weimar weiter aus.

Der Begriff Nanotechnologie, worunter der Einsatz winzigster Partikel zu verstehen ist, konnte mittlerweile in vielen Bereichen Marktreife erlangen. Michael Holman, Forschungsdirektor der US-Beraterfirma Lux Research: “Vieles davon geschieht jedoch hinter den Kulissen.” Holman ist von einem wachsenden Einfluss der Nanotechnologie überzeugt.

Intelligente Beleuchtung
Auch wenn Sonnenschein angenehm ist, so ist dieser für das Raumklima nicht immer optimal. Viele Räume müssen im Sommer gekühlt werden, da sie sich zu stark aufheizen. Stellen, an welchen ein zu großer Lichteinfall störend ist, wie beispielsweise auf dem Fernseher oder Computerbildschirm, gibt es auch im Winter. Bisher wurde so verfahren, dass die Fenster mit herkömmlichen Jalousien abgedunkelt wurden und das Licht eingeschaltet wurde, was, energetisch gesehen, völlig unlogisch ist. Die Frage der Clear-up-Forscher, wo ein Raum zu dunkel und wo dieser zu hell ist, steht deshalb mit im Vordergrund. “Wir entwickeln Lösungen, die starke Kontraste ausgleichen und den Bereich am Fenster abdunkeln, dafür aber das Licht in die Ecken bringen”, erläutert Weimar.

Diesen Effekt erreichen zum Beispiel elektrochrome Scheiben, welche Nanopartikel enthalten, die eine Abdunkelung der Fenster durch die Ausrichtung in elektrischen Feldern erreichen. Die Helligkeit im Raum lässt sich automatisch stufenlos durch Sensoren einstellen. Zwar kann man inzwischen solche Scheiben käuflich erwerben, jedoch wäre für die Nachrüstung von Altbauten eine auf bestehende Wärmeschutzfenster aufziehbare Folie sinnvoller. Die Industrie arbeitet zur Zeit an der Entwicklung solcher Folien.

An Elementen, mit welchen gezielt Tageslicht in die Räume geholt werden kann, wird ebenfalls geforscht. Dieses können beispielsweise, wie aus der Berliner Reichstagskuppel wohl vielen bekannt, Spiegelsysteme sein oder auch aus Glasfaserbündeln bestehende Lichtleiter, bei welchen das Licht von draußen ins Innere geleitet wird. Diffusoren im Inneren wiederum haben die Aufgabe, dafür zu sorgen, dass das Licht flächig und nicht punktförmig ankommt.

Zwar wird noch immer viel Energie durch Lüften verschwendet, jedoch wird niemand in einer Umgebung leben und arbeiten wollen, welche von schlechter Luft umgeben ist. Doch auch in diesem Bereich sind die Teilnehmer des Clear-up-Programms bereits am Erarbeiten neuer Lösungen. Nanopartikel aus Titanoxid könnten auf diese Weise als Katalysator direkt in der Wandfarbe ihre Wirkung entfalten. Die gefährlichen Stickoxide werden unter dem Einfluss ultravioletten Lichts in harmlosen Sauerstoff und Stickstoff aufgespalten. Auf der Suche ist man nun nach ähnlichen Katalysatoren, welche auch mit dem längerwelligen Licht im sichtbaren Bereich funktionieren und zudem giftiges Kohlenmonoxid sowie organische Kohlenwasserstoffe beseitigen können, da diese zudem als Hauptverursacher für üble Gerüche gelten.

“Irgendwann aber lässt es sich nicht mehr vermeiden, dass man lüften muss,” so Weimar. Dann kommen Sensoren zum Einsatz, welche in einem optimal ausgerichteten Wechselspiel Lüftungsklappen, Ventilatoren oder Fenster bedienen. Diese mittlerweile üblichen Temperaturen sollen jedoch noch funktionaler werden, und so wird auch an Sensoren mit Nanopartikeln gearbeitet, welche auf Geruchs- und Schadstoffe sowie CO2 reagieren und auf diese Art und Weise für eine angenehme und geruchlose Innenluft sorgen.

Weder zu viel Wärme, noch zu viel Kälte
Nicht nur für angenehme Temperaturen in den Wohnräumen, sondern auch für Energieeffizienz sind Sensoren das A und O. Eine weitere wichtige Option ist neben den intelligenten Regelsystemen eine Nutzung der Innenwände als Latentwärmespeicher. Hierbei werden in die Wand kleine Kunststoffkügelchen integriert, welche ein Speichermedium wie beispielsweise Paraffin enthalten. Dabei nimmt das Paraffin bei zu hohen Temparaturen beim Schmelzen die Wärme auf und kühlt hierdurch. Diese Wärme wird beim späteren Erstarren wieder an die Umgebung abgegeben und übernimmt damit eine Art Pufferwirkung auf die Raumtemperatur ein. Zudem kann es zu einem Ausgleich des Raumklimas um zwei bis drei Grad beitragen ohne jegliche elektronische Steuerung.

Da das Wachs durch die Verkapselung geschützt wird, bleibt so seine maximale Wärmespeicherkapazität von insgesamt 110 Kilojoule/Kilogramm dauerhaft erhalten. Beim Herstellungsprozess ist die Schalttemperatur einstellbar. Berechnunen zufolge ist in unseren Breiten eine Temperatur von 26 Grad Celsius optimal für einen sommerlichen Wärmeschutz der Gebäude. Ist es etwas kühler erwünscht, steht auch Material mit einer Schalttemperatur von 23 Grad Celsius zur Verfügung.

Vakuum-Isolationspaneele – kurz VIP’s – sind eine weitere Idee, welche beim Energie sparen hilft. Diese VIP’s funktionieren nach dem Prinzip der Thermoskanne. In dieser befindet sich ein Vakuum, also ein luftleerer Raum, zwischen den beiden Glaswänden. Dieses System isoliert sehr gut, denn nur dort, wo Moleküle – beispielsweise in einem Glas – Energie durch Stöße weitergeben können, ist auch eine Wärmeleitung möglich. Wo keine Moleküle vorhanden sind, ist somit auch keine Wärmeleitung möglich.

Etwa zehnmal so gut wie das heute im Bau verwendete Isolationsmaterial Polyurethan dämmt ein VIP, welches im wesentlichen aus einem leichten und gepressten Dämmkern besteht, etwa auf der Basis von Kieselsäure, welcher von Kunststofffolie umhüllt ist. Um im Inneren einen luftleeren Raum zu erzielen, wird das ganze evakuiert. Die erforderliche mechanische Stabilität wird erreicht durch den im Paneel enthaltenen, sehr schlecht Wärme leitenden porösen Füllstoff. Dieses System ist vergleichbar mit dem Kaffeepulver, welches auch erst in einem Vakupack hart wird. Zwar ist hiermit das Prinzip bekannt, jedoch wird nun noch an Alternativen für den Füllstoff sowie einem kostengünstigeren Herstellungsverfahren gearbeitet.

Viele Komponenten stehen entweder bereits zur Verfügung oder befinden sich kurz vor der Anwendungsreife. Bei der Schweizer Siemens-Gebäudetechnik sowie im EU-Forschungszentrum im italienischen Ispra laufen groß angelegte Tests auf Hochtouren. “Nun kommt es darauf an, alles in einem Haus zusammenzuführen und das Ganze praktisch umsetzbar zu machen”, sagt Udo Weimar. “Wir wollen die Neuerungen hineintragen in den Alltag des Bauhandwerks.”
Quelle:http://www.welt.de/wissenschaft/article4066498/Nanotechnik-spart-in-alten-Haeusern-Energie.html

Dieser Artikel wurde von Energieblog.de am 06. Juli 2009 geschrieben und unter blog, Energie, Energie und Umwelt, Energiekosten, News, Technik, Tipps, Umwelt abgelegt. Ihm wurden folgende Schlagworte zugewiesen: Altbauten, Beleuchtung, clear-up, CO2, Diffusoren, Energiesparen, energiesparend, Glasfaserbündel, Katalysator, Kohlenmonoxid, Latentwärmespeicher, Licht, Lichteinfall, Lichtleiter, Luftreinhaltung, Nachrüstung, Nanopartikel, Nanotechnologie, Paraffin, Raumklima, Raumtemperatur, Spiegelsystem, Vakuum-Isolationspaneele, Wärmeleitung, Wärmeoptimierung, Wärmeschutzfenster.