Holzschaum statt Klimaanlage: Neuartige Wärmeschutzdämmung für Häuser

Die Auswirkungen des Klimawandels werden zunehmend spürbarer. Mittelfristig werden die Temperaturen im Sommer weiter zunehmen und die Hitzeperioden immer früher beginnen. Auch in Ländern wie Deutschland, die traditionell in Privathaushalten nur wenige Maßnahmen gegen Hitze umsetzen (wie etwa Klimaanlagen) wird man umdenken müssen. Ein deutsch-chinesisches Forschungsteam hat nun einen relativ umweltfreundlichen Ansatz entwickelt, um Gebäude im Sommer kühl zu halten. Dabei kommt ein spezieller Schaum auf Holzbasis zum Einsatz.

Aerogel auf Zellulose-Basis

Klimaanlagen sind zwar angenehm, aber keine besonders nachhaltige Lösung. Der Energieverbrauch der Geräte ist relativ hoch, sodass sie durch die so verursachten CO2-Emissionen einen nicht unwesentlichen Teil zum Klimawandel beitragen. In diesem speziellen Fall ist das ein echter Teufelskreis, da mit steigenden Temperaturen auch der Bedarf an Klimaanlagen steigt.

Ein Team rund um Yu Fu, Christoph Gerhard, Kai Zhang und Kollegen von der Universität Göttingen und der Nanjing-Universität für Forstwesen haben eine Alternative entwickelt, mit deren Hilfe Gebäude kühler gemacht werden können. Das Prinzip ist einfach: Man verhindert einfach von vornherein, dass die Gebäude sich aufheizen.

Dazu haben die Forscher:innen ein sogenanntes Aerogel entwickelt, mit dem eine thermische Isolation des Gebäudes mit einer integrierten Kühlung kombiniert wird. Dieser besteht aus Zellulose-Nanokristallen, also letztlich einem Grundstoff von Holz. Der Schaum kann 96 Prozent des sichtbaren Lichtspektrums reflektieren sowie 92 Prozent der eindringenden Infrarotstrahlung wieder abgeben. Das Team bezeichnet seine Entwicklung als „Strahlungs-Supercooler“. Vorgesehen ist das Aerogel für den Einsatz in Energiesparhäusern.

Verringerter Kühlenergiebedarf

Der Schaum kann außerdem dynamisch bezüglich seines Verhaltens gegenüber der Außenwelt eingestellt werden. Erreichbar ist dies durch die Komprimierung des Materials. Je weniger der Schaum komprimiert ist, desto stärker ist auch der Kühlungseffekt. In einem Experiment testeten die Forscher:innen diesen an einer mit Alufolie überzogene Kiste, die sie in das Material einhüllten und dann zur Mittagszeit in einem Außenbereich platzierten. Bei direkter Sonneneinstrahlung betrug der Temperaturunterschied zwischen dem Inneren der Kiste und der Umwelt 9,2 Grad Celsius bei direkter Sonneneinstrahlung.

Getestet in heißer und feuchter Umgebung mit unterschiedlichen Sonnenbedingungen betrug der Unterschied immerhin noch 7,4 Grad Celsius. Bei der Platzierung des Aerogels auf dem Dach sowie an den Außenwänden eines Gebäudes könnte der Kühlenergiebedarf um bis zu 35,4 Prozent gesenkt werden, berechneten die Forscher.

Der Schaum besteht aus Zellulose-Nanokristallen, die mit Siliziumwasserstoff-Brücken verbunden sind und dann gefriergetrocknet wurden. Das Ergebnis ist ein weißer Schaum mit geringem Gewicht. Auch wenn erste Tests erfolgreich verliefen, muss noch näher untersucht werden, inwieweit das Material im Bauwesen eingesetzt werden kann.