Heizen, kühlen und lüften mit Erneuerbaren Energien – Be ... / 6 Lüften und Kühlen aus erneuerbaren Energien

Das Lüften und Kühlen von Gebäuden mittels erneuerbarer Energien zielt darauf ab, Innenräume auf natürliche oder energieeffiziente Weise zu temperieren, indem sie sich die Verfügbarkeit und die Eigenschaften erneuerbarer Energiequellen zunutze macht. Dieser Ansatz umfasst verschiedene Technologien und Strategien, wie passive Solarkühlung, geothermische Kühlsysteme, Solarkamine, natürliche Lüftung und den Einsatz von Wärmepumpen, die mit erneuerbaren Energien betrieben werden.

Der Kern dieser Methoden besteht darin, die natürliche Wärmeenergie der Umgebung (Sonne, Luft, Erde, Wasser) zu nutzen oder umzuwandeln, um die Innenräume zu kühlen oder frische Luft zuzuführen, ohne dabei auf herkömmliche, energieintensive Klimaanlagen zurückgreifen zu müssen. Beispielsweise kann durch die Nutzung der natürlichen Lüftung, die durch Winddruck und Temperaturunterschiede erzeugt wird, frische Luft in ein Gebäude geleitet und verbrauchte Luft abgeführt werden, was zu einer Senkung der Raumtemperatur führt. Solarkamine nutzen die Sonneneinstrahlung, um einen Luftstrom zu erzeugen, der das Gebäude natürlich belüftet und kühlt.

6.1 Passive Solarkühlung

Die passive Solarkühlung zum Beispiel, ist ein umweltfreundliches Konzept, das auf der Nutzung der Sonnenenergie und der architektonischen Gestaltung von Gebäuden basiert, um Innenräume ohne den Einsatz von konventionellen, energieintensiven Klimaanlagen zu kühlen. Dieses Verfahren integriert eine Reihe von natürlichen Kühlmechanismen, um die Sonneneinstrahlung effektiv zu nutzen und gleichzeitig Überhitzung zu vermeiden.

Das Prinzip der passiven Solarkühlung beruht auf der gezielten Steuerung und Nutzung solarer Gewinne sowie auf der Förderung natürlicher Ventilation, um die Gebäudeinnentemperatur zu regulieren. Zu den Schlüsselstrategien gehören die Orientierung des Gebäudes, Sonnenschutzvorrichtungen, die Nutzung thermischer Masse, sowie die Anwendung von natürlicher Belüftung und Verdunstungskühlung.

Die Orientierung des Gebäudes spielt eine entscheidende Rolle, indem sie die Exposition gegenüber der Sonne optimiert, um im Winter solare Wärmegewinne zu maximieren und im Sommer eine Überhitzung zu vermeiden. Durch den Einsatz von Sonnenschutzvorrichtungen wie Überdachungen, Jalousien und reflektierenden Materialien kann die direkte Sonneneinstrahlung in den Sommermonaten reduziert werden, während im Winter die niedriger stehende Sonne für Wärme sorgt.

Natürliche Belüftung wird durch das strategische Öffnen von Fenstern und die Nutzung von Ventilationsöffnungen gefördert, um kühle Luft einzuleiten und warme Luft abzuführen. Verdunstungskühlung, ein weiterer Mechanismus der passiven Solarkühlung, nutzt die kühlende Wirkung der Verdunstung von Wasser, um die Lufttemperatur zu senken. Das hat den gleichen Effekt, wie ein Bad im Sommer, wenn man aus dem Wasser steigt: Die Luft kühlt so lange, so lange das Wasser verdunstet. Ist man trocken, ist die Luft wieder warm.

Ein Vorteil der passiven Solarkühlung ist insbesondere die Energieeinsparung. Durch die Minimierung des Einsatzes von Klimaanlagen und künstlicher Belüftung können die Energiekosten für die Gebäudekühlung erheblich gesenkt werden.

6.2 Geothermisches Kühlsystem

Die geothermischen Kühlsysteme nutzen die konstante Temperatur des Erdreichs als Quelle für Kühlung, um Gebäude energieeffizient zu temperieren. Im Gegensatz zu herkömmlichen Klimaanlagen, die auf der Kompression und Expansion von Kältemitteln basieren und oft erhebliche Mengen an elektrischer Energie verbrauchen, arbeiten geothermische Systeme durch den Austausch von Wärme zwischen dem Gebäude und dem Boden. Dies wird möglich durch die Verwendung einer Wärmepumpe in Kombination mit einem Erdwärmekollektor, bestehend aus einem Netzwerk von Rohren, das entweder horizontal in geringer Tiefe oder vertikal in Form von Bohrungen mehrere Meter tief im Erdreich verlegt wird. In 1,5 bis 2 Meter Tiefe haben wir in der Regel bereits eine gleichmäßige Temperatur von + 7 °C. Bohren Sie aber nicht zu tief – bei 100 Metern Tiefe haben Sie bereits ca. 12 °C, da wird es mit dem Kühlen schwieriger.

Im Sommer, wenn die Außentemperaturen steigen, wird die überschüssige Wärme aus dem Gebäude über die Wärmepumpe und das Rohrsystem in den Boden abgeleitet, wodurch eine Kühlung der Innenräume erreicht wird. Die Wärmepumpe kann im Winter umgekehrt genutzt werden, um Wärme aus dem Boden zu extrahieren und das Gebäude zu heizen.

Einer der größten Vorteile geothermischer Kühlsysteme ist deren hohe Energieeffizienz. Da die Systeme primär auf der Verlagerung von Wärme basieren und elektrische Energie hauptsächlich für den Betrieb der Wärmepumpe benötigen, ist der Energieverbrauch deutlich geringer als bei konventionellen Klimasystemen.

Der Einsatz geothermischer Kühlsysteme erfordert spezialisiertes Wissen in den Bereichen Geothermie, Heizungs- und Kühlsysteme sowie eine sorgfältige Planung und Installation. Fachfirmen, die sich auf erneuerbare Energietechnologien spezialisiert haben, sind in der Lage, diese Systeme zu entwerfen und umzusetzen. Wichtig ...