TARC schützt Häuser vor Hitze und Kälte

Vanadiumdioxid schaltet Strahlung ein und aus - Emissionsfreie Klimatisierung ohne Energieeinsatz

TARC-Proben für erste Tests im Labor (Foto: Thor Swift, berkeley.edu)

Berkeley (pte003/20.12.2021/06:10)

Mit einer Folie mit ungewöhnlichen Eigenschaften lassen sich Häuser im Sommer vor Überhitzung schützen. Im Winter geben sie dagegen keine Wärme preis, sie bleibt im Inneren des Hauses, dessen Dach mit dieser Folie überzogen ist. Schon heute gibt es Bedeckungen für Dächer, die im Sommer die Infrarotstrahlen der Sonne reflektieren und so die Temperaturen im Haus erträglich halten. Nebenbei geben sie absorbierte Wärme durch Strahlung wieder ab. Doch im Winter machen sie das Gleiche, sodass Wärme verlorengeht.

[b]Strahlungskühlung fällt im Sommer aus[/b]

Das neue Material , Vanadiumdioxid, schaltet dagegen bei einer Temperatur von 67 Grad Celsius auf einen Absorptionsmodus um, ohne dass Energie aufgewendet werden muss. Diese Temperatur wird an Sommertagen auf Dächern oft erreicht. In diesem Modus absorbiert das Vanadiumdioxid die Wärme und strahlt sie wieder ab, ein physikalisches Phänomen, das Strahlungskühlung genannt wird. Unterhalb dieser Sprungtemperatur wird das Material durchlässig für infrarote Strahlen, das Dach erwärmt sich, ohne dass sie wieder abgestrahlt wird.

[b]Test auf dem Hausdach des Professors[/b]

„Das ist emissionsfreie Klimatisierung und Heizung ohne Energieeinsatz, alles in einem Gerät", sagt Junqiao Wu, Professor für Materialwissenschaftlen an der University of California am Standort Berkeley https://www.berkeley.edu/. Er nennt das Material „temperature-adaptive radiative coating" (TARC, etwa temperaturabhängige Strahlenkühlungs-Beschichtung).

Um zu sehen, wie sich das Material im Alltag verhält, baute das Team um Wu ein Modul mit einem TARC-Quadrat und konventionellem Kühldachmaterial. Das befestigten sie auf dem Dach von Wus Haus. Sensoren zeichneten die Temperaturen unter den Proben kontinuierlich auf.

[b]Haushalte könnten im Schnitt zehn Prozent sparen[/b]

An Hand dieser Daten schätzte Ronnen Levinson, Leiter der Heat Island Group an der UC Berkeley, an mehr als 100.000 Gebäuden, deren Energieverbrauch seine Gruppe zuvor in einem anderen Zusammenhang ermittelt haten, die möglichen Energieeinsparungen. Er fand heraus, dass TARC in 12 der 15 Klimazonen in den USA bestehende Dachbeschichtungen zur Energieeinsparung übertrifft, insbesondere in Regionen mit großen Temperaturschwankungen zwischen Tag und Nacht wie der San Francisco Bay Area oder zwischen Winter und Sommer wie in New York City.

„Mit TARC könnte der durchschnittliche Haushalt in den USA bis zu zehn Prozent Energie einsparen", sagt Kechao Tang, der zum Zeitpunkt der Studie Postdoc in Wus Labor war. Heute ist er Assistenzprofessor an der Peking University https://english.pku.edu.cn/.

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