Technik Eine schlaue Folie soll Häuser kühlen

Von Roland Knauer 

Im Sommer wird es in Gebäuden oft sehr heiß. Eine Spezialfolie auf dem Dach verspricht Linderung. Foto: dpa
Im Sommer wird es in Gebäuden oft sehr heiß. Eine Spezialfolie auf dem Dach verspricht Linderung. Foto: dpa

US-Forscher haben ein Material entwickelt, das auch im Hochsommer für erträgliche Temperaturen in Gebäuden sorgt – und zwar ohne energiefressende Klimaanlagen. Auch eine Anwendung bei Autos ist denkbar.

Boulder - W enn die Sonne erbarmungslos vom Sommerhimmel brennt, schlucken Klimaanlagen in warmen Regionen viel Energie zum Kühlen von Gebäuden. In einigen Jahren könnte diese Aufgabe eine hauchdünne Folie übernehmen, die Ronggui Yang und Xiaobo Ying von der University of Colorado im US-amerikanischen Boulder und ihre Kollegen in der Online-Ausgabe des Fachblatts „Science“ vorstellen. Im trockenen und subtropischen US-Bundesstaat Arizona strahlt diese gerade einmal ein Zwanzigstelmillimeter dicke Schutzhülle in der heißen Mittagszeit immerhin 96 Prozent des einfallenden Sonnenlichts als Wärmestrahlung in den Himmel zurück, berichten die Forscher. Unter der Folie bleibt es daher auch ohne Klimaanlage angenehm kühl.

„Für Mitteleuropa ist eine solche Folie zur Kühlung von Gebäuden dagegen weniger interessant, weil die Häuser wegen der kalten Winter meist gut wärmegedämmt sind“, erklärt Hartwig Künzel vom Fraunhofer-Institut für Bauphysik (IBP) in Holzkirchen bei München. Diese Dämmung hält im Winter die Wärme ähnlich gut drinnen wie im Sommer draußen. In etlichen Regionen der USA dagegen sind die Winter im Durchschnitt erheblich milder als in Mitteleuropa, und die Bauherren verzichten auf eine Wärmedämmung – und kämpfen im Sommer mit der Hitze, die rasch in die Räume dringt.

„Daher gibt es in den USA schon lange sogenannte Cool Roofs“, erklärt der Bauphysiker. Neu installiert reflektieren diese weißen Dächer mit 70 bis 80 Prozent schon einen erheblichen Teil der Sonnenstrahlen. So können nur die verbleibenden 20 bis 30 Prozent der Strahlung das Dach aufheizen, das die Wärme nach innen weitergibt. Cool Roofs halten die darunter liegenden Räume deutlich kühler als dunkle Dächer, die viel weniger Sonnenlicht zurückstrahlen. Neu ist diese Idee nicht, auch in Wüstenstaaten in anderen Weltregionen sind weiße Dächer von jeher beliebt und mildern erfolgreich die Gluthitze der südlichen Sonne.

Die Folie reflektiert den größten Teil des Lichts

Verbessern lässt sich diese passive Kühlung, wenn mehr Sonnenlicht reflektiert wird. Genau das erreichen die US-Forscher mit ihrer Folie. Als Grundmaterial nutzen sie den Kunststoff Polymethylpenten (PMP), der sichtbares Licht ähnlich gut wie Glas durchlässt. In eine dünne Folie aus diesem Material betten die Forscher winzige Glasperlen ein, die einen Durchmesser von wenigen Tausendstelmillimetern haben. Auf der Rückseite der Folie liegt noch eine ultradünne Silberschicht, die mit 200 Nanometern gerade den fünften Teil eines Tausendstelmillimeters dick ist. Diese Folie reflektiert den allergrößten Teil des Sonnenlichts und lenkt die Energie als Wärme in den Weltraum zurück. Ihre Kühlwirkung ist damit viel besser als bei einem herkömmlichen Cool Roof.

Bis dieses Material den Weg von der Grundlagenforschung bis in die Baumärkte schaffen wird, dürften allerdings noch einige Jahre vergehen. Immerhin bescheinigen die Forscher der Folie einige recht praxistaugliche Eigenschaften. So lassen sich relativ rasch große Mengen des Materials herstellen, das nur hauchdünn und damit nicht allzu teuer ist. Die Folie ist flexibel und lässt sich daher auch an unregelmäßige Oberflächen gut anpassen. Zusatzstoffe können die Widerstandsfähigkeit gegen Umwelteinflüsse erhöhen und das Material im Outdoor-Bereich sehr haltbar machen. Zumindest in warmen Regionen, in denen Gebäude keine Isolierung für kalte Win­termonate haben, könnte die Folie also ­Gebäude und Gegenstände kühlen, ohne dabei wie eine Klimaanlage laufend Energie zu brauchen.

„Zumindest solange die Oberfläche sauber bleibt“, schränkt IBP-Forscher Hartwig Künzel ein. Bedeckt Staub oder anderer Schmutz die Folie, sinkt die Reflexion und damit auch die Kühlwirkung kräftig. Gerade in den trockenen Regionen der Erde aber weht der Wind häufig Staub auf. Zudem fehlt meist Regen, der die Folie von Zeit zu Zeit wieder sauber wäscht. Da Wasser in solchen Gebieten häufig ebenfalls Mangelware ist, wäre auch das Säubern mit einem Wasserstrahl problematisch.

Probleme in feuchten Gebieten

Auch in feuchteren Gegenden könnte es unerwünschte Nebenwirkungen geben, sagt Künzel mit Blick auf mitteleuropäische Verhältnisse. Weil bereits normale Cool Roofs den größten Teil der Sonnenstrahlen reflektieren, erwärmen sie sich nicht so stark – das ist ja genau der Sinn der Konstruktion. Dadurch kann sich ein Teil der Luftfeuchtigkeit auf der Innenseite des kühlen Dachs niederschlagen.

Dort können sich dann Schimmelpilze rasch verbreiten, am Ende droht Fäulnis. Unter einer Folie könnten sich dieser Effekt noch erheblich verstärken. Hinzu kommen mögliche Akzeptanzprobleme – zumindest, wenn auch die Wände mit Folie verkleidet werden. Nachbarn könnten sich gestört fühlen, wenn das Sonnenlicht in ihre Richtung gelenkt wird. Der Einsatz des Materials müsste also auf Dächer beschränkt bleiben, weil die Strahlung von dort in Richtung Himmel reflektiert wird.

In Mitteleuropa sieht Hartwig Künzel noch eine ganz andere Anwendungsmöglichkeit für die Kühlfolie: In den Sommermonaten heizen sich Autos in der Sonne kräftig auf – und werden häufig mit Klimaanlagen unter Einsatz von Energie wieder gekühlt. Isoliert wird die Fahrgastzelle kaum, weil das relativ teuer wäre – und weil die Abwärme der Verbrennungsmotoren mehr als genug Energie für die Heizung ­liefert. Eine Folie auf dem Blech könnte daher im Sommer Kühlung bringen und so die Klimaanlage entlasten oder überflüssig machen.

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