Effekt der Strahlungskühlung: Wie Zickzack-Wände Gebäude kühler machen können

Mit der zunehmenden Erwärmung des Klimas wächst der weltweite Bedarf an Kühlung für Gebäude rapide an. Die Nutzung von Strahlungskühlung (RC – Radiative Cooling) könnte hierbei eine wichtige Rolle spielen, um den Energieverbrauch zu senken. Bislang konzentrierten sich RC-Strategien vor allem auf Dächer, während Wände weniger Beachtung fanden. Ein Forscherteam unter der Leitung von Qilong Cheng von der Columbia University in New York stellt nun jedoch ein innovatives Design vor: Zickzack-Wände. Diese Struktur könnte Gebäude ohne den Einsatz von Energie um bis zu 3°C kühler halten als herkömmliche Wände. Ihre Ergebnisse stellten die Forscher im Open-Access-Fachjournal Nexus vor.

Energieeinsparung durch Zickzack-Wände

Die zickzackförmige Wandstruktur hat ein asymmetrisches Design, das für eine unterschiedliche Emissivität sorgt. Das bedeutet, dass die Struktur je nach Ausrichtung entweder Wärme abgibt oder reflektiert. Besonders effektiv ist dieser Effekt bei den nach oben gerichteten Teilen der Zickzack-Form. Diese Flächen sind in der Lage, Wärme in einem bestimmten Wellenlängenbereich abzustrahlen, der nicht von der Atmosphäre absorbiert wird, und somit direkt ins All entweicht. Die nach unten und außen gerichteten Teile hingegen reflektieren Infrarotstrahlung, anstatt sie aufzunehmen.

Tests an einem 1 Meter hohen Modell, das sowohl flache als auch zickzackförmige Flächen umfasste, zeigten vielversprechende Ergebnisse, heißt es in der Studie. Während eines 24-Stunden-Zeitraums im Sommer in New Jersey war die zickzackförmige Fläche im Durchschnitt um 2°C kühler als die flache Vergleichsfläche. Besonders auffällig war der Unterschied in der heißesten Phase des Tages zwischen 13 und 14 Uhr, als die Temperaturdifferenz sogar 3°C betrug.

Gebäude nachrüsten für den Zickzack-Effekt

Laut Cheng könnten bestehende Gebäude relativ einfach mit Wellblechplatten nachgerüstet werden, um den Zickzack-Effekt zu erzielen. Die Platten könnten aus kostengünstigen Materialien hergestellt werden, die die notwendigen thermischen Eigenschaften aufweisen. Der tatsächliche Kühleffekt im Inneren eines Gebäudes würde jedoch von weiteren Faktoren abhängen, etwa der Größe der Fenster. Simulationen legen nahe, dass durch die zickzackförmigen Wände die Innentemperatur um bis zu 2°C gesenkt werden könnte, was eine Reduzierung des Energieverbrauchs für die Kühlung um bis zu 25 Prozent bedeuten würde.

Klimatische Eignung der Struktur

Allerdings ist dieses Design nicht für alle Klimazonen geeignet. In kälteren Regionen könnte der Einsatz der zickzackförmigen Wände den Heizbedarf im Winter erhöhen. Doch Cheng und sein Team arbeiten bereits an einer Lösung: einer Variante mit beweglichen „Flossen“, die im Winter angehoben werden können, um mehr Wärme aufzunehmen, und im Sommer abgesenkt werden, um die Kühlung zu maximieren.

Was du dir merken solltest:

• Zickzack-Wände können Gebäude um bis zu 3°C kühlen, indem sie Wärme in den Weltraum abstrahlen und Infrarotstrahlung reflektieren.
• Energieeinsparung: Diese Struktur könnte den Energieverbrauch für Kühlung um bis zu 25 Prozent senken, besonders in heißen Klimazonen.
• Anwendung und Anpassung: Bestehende Gebäude können kostengünstig nachgerüstet werden, wobei das Design in kälteren Regionen angepasst werden sollte.

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Bild: © Vecteezy