Neues Phasenwechselmaterial kühlt und heizt
Innovation von Wissenschaftlern der University of Texas at Dallas entlastet Klimaanlagen spürbar
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Zu heiß: Neues Material liefert immer die optimale Temperatur (Bild: Mohamed Hassan, pixabay.com) |
Dallas (pte004/05.02.2026/06:10)
Forscher der University of Texas at Dallas haben eine Klimaanlage entwickelt, die in der Praxis ohne Strom oder sonstige Fremdenergie auskommt. Sie entzieht einem Raum, der von der Sonne übermäßig erhitzt wird, Wärme, kühlt ihn also, und gibt diese Wärme wieder ab, wenn eine bestimmte Temperatur unterschritten wird, am Abend und in der Nacht. So lassen sich Klimaanlagen entscheidend und energiesparend entlasten, sagen die Experten.
Gespeicherte Energie
Die Entwickler nutzen ein sogenanntes Phasenwechselmaterial. Dieses ist bei einer bestimmten Temperatur flüssig und verfestigt sich, wenn die Umgebung abkühlt. Dabei gibt es Wärme ab. Umgekehrt wird es durch Wärmeeinwirkung von außen wieder flüssig, entzieht also der Umgebung Wärme.
Das Prinzip ist bekannt von Handwärmern, der aus einem flexiblen Kunststoffbeutel besteht, in dem sich ein solches Material befindet. Es wird in heißem Wasser verflüssigt und gibt die gespeicherte Wärme wieder frei, wenn es durch einen Reiz, etwa ein Klacken, zur Kristallisation angeregt wird. Dabei setzt es die kalt gespeicherte Wärme frei.
Holz als Hüllmaterial
Genau dieses Material könnte in Wände integriert wereden, damit es mal kühlt, mal wärmt - je nach Bedarf. Da gelang zunächst nur bedingt, weil sich immer wieder ein Leck auftat, durch das die Flüssigkeit austrat. Eine garantiert dichte, dicke Hülle beeinträchtigt jedoch die Funktionalität.
Die Lösung für dieses Problem hat Maschinenbauingenieurin Shuang (Cynthia) Cui gefunden, die von Kollegen aus mehreren anderen amerikanischen Forschungseinrichtungen dabei unterstützt wurde. Gemeinsam entdeckten sie, dass speziell behandeltes Holz die ideale Hülle für das Phasenwechselmaterial ist.
1.000 Phasenwechsel
Das die Zellstofffasern zusammenhaltende Lignin haben die Fachleute aus dem Holz herausgelöst. Übrig blieb ein Gerüst mit feinen Poren, die sie mit dem Phasenwechselmaterial füllten. Dieses hatten sie so modifiziert, dass es bei Erwärmung nicht ganz flüssig wird, sondern die Konsistenz von sehr weichem Kunststoff annimmt, ohne seine Stammfähigkeit einzubüßen, Wärme zu speichern beziehungsweise abzugeben.
Derart in den Holzschwamm eingeschlossen, gab es auch nach 1.000 Phasenwechseln keine Leckage, berichten die Wissenschaftler. "Im Gegensatz zu vielen Energiespeichermaterialien, die an Festigkeit einbüßen, behalten diese holzbasierten Phasenwechsel-Verbundwerkstoffe ihre mechanische Integrität auch bei wiederholten Heiz- und Kühlzyklen bei, wodurch sie sowohl energieeffizient als auch mechanisch langlebig sind, was für den langfristigen Einsatz in Gebäuden entscheidend ist", so Mitentwickler Hongbing Lu.
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