Entwicklung und Untersuchung von modularen hybriden Heiz- und Kühlflächen in Kombination mit Raumluftkonditionierung

In vielen Bereichen der Gebäudeenergietechnik ist der Trend zu einer Kombination energietechnischer Komponenten zu erkennen. Zu nennen sind besonders in jüngster Zeit die Verknüpfung von konventionellen Wärmeerzeugern und KWK-Systemen. Diese als „Hybridisierung“ bezeichnete technische Gesamtrealisierung ist nicht nur auf den Wärme-, Kälte- und Stromerzeugungsbereich beschränkt. Auch in der Verteilung sowie der Wärme- und Kälteübergabe sind Lösungen gefragt, die verschiedene Funktionen übernehmen.

Im Forschungsvorhaben „Hybrid-FHKL“ soll ein neuartiges Flächenheiz- und Flächenkühlsystem entwickelt werden, welches gleichzeitig Funktionen der Luftzuführung übernimmt. Ziel ist es, durch die Verwendung innovativer, zellularer metallischer Werkstoffe (ZMW, Metallschaum bzw. Metallfasern) die thermischen Eigenschaften (Wärmeleitfähigkeit und Temperaturwelligkeit an der Oberfläche) eines Flächenheiz- und Flächenkühlelementes deutlich zu verbessern. Zusätzlich soll das Flächenelement mit Lüftungskanälen ausgestattet sein, welche entsprechend klimatischer Parameter für den optimalen Lufttransport in den Raum sorgen.

Die Vorteile eines solchen modularen Elements zur Luft- und Flächenheizung bzw. -kühlung (=hybrid) sind:

• die Übergabe von Wärme/Kälte und Luft durch ein System in den Raum,
• die Reduzierung der notwendigen Übertemperatur im System, wodurch z. B. regenerativ erzeugte Niedertemperaturwärme besser in den Übergabeprozess integriert werden kann,
• eine vernachlässigbare Welligkeit der Oberflächentemperatur an der raumzugewandten Seite sowie eine geringere Trägheit bei Lastwechseln, wodurch die Flexibilität des Übergabesystems deutlich erhöht wird,
• die hohe Eigenstabilität des Elements bei gleichzeitig erleichterter Montage.

Geeignet ist ein derartiges Modul sowohl für den Neubaubereich als auch für den Sanierungsfall im Gebäudebestand. Systemdopplungen werden hierdurch vermieden und die Regelungstechnik vereinfacht. Mit dem integrierten Speichermaterial erhöht das hybride Übergabesystem das Lastverschiebungspotential der Gebäude und stellt somit einen wichtigen Baustein zur Umsetzung „netzreaktiver“ Gebäudeeinheiten dar.