Neues Projekt am Fraunhofer IFAM in Dresden gestartet

Innovatives Hybridsystem in der Gebäudetechnik

Dresden / 15.12.2017

© Foto TU Dresden, Professur Gebäudeenergietechnik und Wärmeversorgung

Schematische Darstellung der Funktionsweise des hybriden FHKL-Systems für Heizfall (links) und Kühlfall (rechts)

© Foto TU Dresden, Professur Gebäudeenergietechnik und Wärmeversorgung

Schematische Darstellung des hybriden FHKL-Elementes 1 Rohr, 2 Luftkanal, 3 zellulare Metallstruktur, 4 Dämmung, 5 raumzugewandte Seite (z.B. Dämmung, Tapete), 6 raumabgewandte Seite (Montagefläche)

© Foto TU Dresden, Professur Gebäudeenergietechnik und Wärmeversorgung

Schematisch dargestellte Reduzierung der Oberflächentemperaturwelligkeit durch zellulare metallische Werkstoffe (ZMW)

In der Gebäudetechnik kommen zunehmend Kombinationen von energietechnischen Komponenten zum Einsatz. Diese sogenannte Hybridisierung verknüpft z.B. konventionelle Wärmeerzeuger mit Systemen zur Kraft-Wärme-Kopplung. Aber nicht nur im Wärme-, Kälte- und Stromerzeugungsbereich spielt die Hybridisierung eine Rolle, sondern auch bei der Verteilung und Übergabe von Wärme und Kälte. Unter dem Titel „Entwicklung und Untersuchung von modularen hybriden Heiz- und Kühlflächen in Kombination mit Raumluftkonditionierung“, kurz Hybrid-FHKL, ist nun in diesem Zusammenhang ein neues Forschungsprojekt am Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Dresden gestartet.

Gemeinsam mit den Projektpartnern der Professur für Gebäudeenergietechnik und Wärmeversorgung der TU Dresden, der ILKAZELL Isoliertechnik GmbH Zwickau sowie der Mayser GmbH & Co. KG soll in den nächsten drei Jahren ein neues Flächenheiz- und Flächenkühlsystem entwickelt werden, welches gleichzeitig Funktionen der Luftzuführung übernimmt. Durch die Verwendung von innovativen zellularen metallischen Werkstoffen (ZMW) wie Metallschäumen und -fasern soll die Wärme- bzw. Kälteverteilung in den Raumwänden vergleichmäßigt und damit das thermische Behaglichkeitsempfinden der Personen in den Wohn- bzw. Geschäftsräumen deutlich verbessert werden. 

Die Vorteile eines solchen modularen, hybriden Systems liegen vor allem darin, dass Wärme bzw. Kälte an den Raum übergeben und gleichzeitig in einem System Luft konditioniert werden kann. Durch die flächige Ausführung kann zusätzlich die notwendige Übertemperatur des Heizmediums reduziert und dadurch regenerativ oder durch Wärmepumpen erzeugte Niedertemperaturwärme genutzt werden. Das System besitzt nur eine geringe Trägheit und die Oberflächentemperatur zeichnet sich durch eine sehr geringe Welligkeit aus. Außerdem hat es eine sehr hohe Eigenstabilität und erleichtert zusätzlich die Montage.

Das Fraunhofer IFAM Dresden übernimmt innerhalb des Projektes die Simulation und Auslegung des Moduls. Auch die Charakterisierung der zellularen Werkstoffe sowie die wärmeschlüssige Verbindung zwischen dem ZMW-Rohr und dem Luftkanal werden am Institut entwickelt. Des Weiteren finden hier die Vermessung der hergestellten Demonstratoren im Labormaßstab sowie die Integration eines effizienten Wärmespeichermateriales zum Ausgleich tageszyklischer Schwankungen statt.

Das innovative System soll bei Neubauten und Sanierungen zum Einsatz kommen. Fragen wie ein steigender Dämmstandard und das Absenken der Heizlast rücken die Anwendung einer Wand- oder Deckenheizung auch im Sanierungsfall stärker in den Fokus. Mit zunehmendem Komfortbedarf ist die Einbeziehung einer Klimatisierung notwendig. Bedenkt man, dass 2020 nahezu die Hälfte aller Wohnhäuser sanierungsbedürftig sein wird, stehen die Ergebnisse des Forschungsprojektes genau zum richtigen Zeitpunkt zur Verfügung.