Klimabrunnen

Umwelt- und zukunftsorientierte Gebäudeklimatisierung durch gekühlten Wasserfilm

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Hintergrund der Entwicklung

Klimageräte sorgen in Gebäuden in Bezug auf Temperatur, Feuchtigkeit und Luftqualität für ein definiertes Raumklima. Häufig wird trockene und kalte Luft in den Raum geblasen, wobei einige negative Effekte auftreten. So klagen Nutzer oftmals über Zugluft und die Geräuschentwicklung durch Klimaanlagen. In schwülwarmen Ländern kommt außerdem hinzu, dass Räume zu stark gekühlt werden, da das Klimagerät nicht nach der vorherrschenden Temperatur, sondern nach dem – hier sehr hohen – Entfeuchtungsbedarf geregelt wird.

Als Alternative haben sich großflächige Kühlelemente, wie z. B. Kühldecken, am Markt etabliert. Der Vorteil und ihre Effizienz liegt dabei in der doppelten Wirkweise: sie kühlen die vorbeistreichende Luft und bilden gleichzeitig eine Senke für die langwellige Strahlung von Personen und Gegenständen im Raum. Außerdem verursachen sie weder Geräusche noch störende Zugluft. Ihr großes Manko ist allerdings die begrenzte Kühlleistung.

Die Temperatur an der Oberfläche einer Kühldecke muss so weit über dem Taupunkt der Raumluft liegen, dass dort keine Schimmelpilze auftreten können. Das heißt, die Oberflächenfeuchte sollte etwas unter 80 Prozent relativer Feuchte bleiben, was wiederum die Kühltemperatur des Elements limitiert. Auch sind Kühldecken nicht zur Entfeuchtung der Raumluft geeignet, da die Kondensation des in der Luft enthaltenen Wassers ja gezielt verhindert werden muss.

Den Forschern am Fraunhofer Institut für Bauphysik IBP ist es mit der Entwicklung des Klimabrunnens gelungen, die Funktonalität unterschiedlicher Systeme zu kombinieren und gleichzeitig sowohl die negativen Effekte der Klimaanlagen zu beseitigen, als auch die limitierenden Faktoren herkömmlicher Flächenkühlsysteme zu umgehen.

Wirkweise des Klimabrunnens

Über ein vertikales Flächenbauteil im Raum fließt gekühltes Wasser im Kreislauf und bildet auf der Oberfläche einen gleichmäßigen Flüssigkeitsfilm. Alternativ kann die Oberfläche durch einen sekundären Kühlkreislauf gekühlt sein. Wie bei jeder aktiven Klimatechnik wird auch hier die Temperatur der Kühlflüssigkeit durch ein Kühlaggregat außerhalb des Raumes geregelt.

Im Gegensatz zur Kühldecke kann der Klimabrunnen problemlos Temperaturen sogar unterhalb des Taupunktes fahren. Dadurch wird nicht nur eine wirkungsvolle Strahlungskälte erzielt, sondern es ermöglicht auch die Entfeuchtung der Raumluft. Liegt die Temperatur des Wasserfilms unter der Taupunkttemperatur der Raumluft, kondensiert die Raumluftfeuchte am Wasserfilm und wird mit ihm in das Auffangbecken abgeführt. Überschüssiges Wasser fließt über einen Überlauf ab und kann bei Bedarf zur weiteren Verwendung gesammelt werden. Durch den langwelligen Strahlungsaustausch mit der gekühlten Oberfläche des Klimabrunnens und der reduzierten Raumluftfeuchte werden Lufttemperaturen im Raum selbst dann noch als angenehm empfunden, wenn sie einige Grad über dem gewöhnlichen Behaglichkeitsbereich liegen. Dadurch wirkt die Klimatisierung effizient und ermöglicht Energieeinsparungen.

Anwendungsbereiche des Klimabrunnens

Einer der größten Vorteile des Klimabrunnens ist die Möglichkeit der zonalen Klimatisierung. Das heißt, es können gezielt die Zonen eines Raumes klimatisiert werden in denen sich Menschen aufhalten während die restlichen Bereiche unkonditioniert bleiben. Dadurch eröffnen sich beispielsweise in Produktionshallen oder hohen Eingangshallen beträchtliche Energiesparpotentiale.

Der Klimabrunnen kann auch dazu dienen, in einem nicht klimatisierten Gebäude eine Erfrischungsoase für die Nutzer einzurichten, wo sie sich in der Nähe des gekühlten Wasserfilms von der sommerlichen Hitze erholen können. Ein solcher Erfrischungsbereich kann auch zur Steigerung der Attraktivität von Kaufhäusern, Fitnesscentern, Erlebnisbädern und anderen Freizeitanlagen dienen.

 

Produktblatt

Lizenznehmer

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