Was ist passive Kühlung?
Passive Kühlung ist eine Methode, die Design und Technologie umfasst, um ein Gebäude ohne Stromverbrauch zu kühlen. Herkömmliche Kühltechniken wie Klimatisierung oder Verdunstungskühlung setzen auf Leistung, um Kompressoren und Lüfter zu betreiben, die einen Raum zwangsweise kühlen. Diese Energie wird in der Regel von einem örtlichen Energieversorger bezogen und durch Verbrennung fossiler Brennstoffe erzeugt, die sich nachteilig auf die Umwelt auswirken können. Passive Kühltechniken erfordern keine Energie und reichen von einfachen wie dem Abschatten des Gebäudes bis hin zu komplexeren wie dem strategischen Entwurf von Gebäuden. Die Verwendung solcher Techniken kann die Notwendigkeit einer angetriebenen Kühlung verringern oder beseitigen.
In wärmeren Klimazonen, insbesondere in trockenen Regionen, ist die Kühlung das Hauptumweltproblem für Gebäude. Es gibt zwei Hauptquellen für unerwünschte Wärme, die angegangen werden müssen, damit das Innere des Gebäudes für die Bewohner angenehm bleibt. Direkte Sonneneinstrahlung auf ein Gebäude, insbesondere auf Fenster, ist für die meisten Gebäude eine Hauptwärmegewinnquelle. Die Infiltration warmer Luft durch Risse und Spalten sowie die Wärmeübertragung durch Baustoffe wirken sich ebenfalls auf die Innentemperatur aus.
Im Allgemeinen besteht die einfachste Methode zum Kühlen eines Gebäudes darin, zu verhindern, dass es überhaupt erwärmt wird. Durch die strategische Ausrichtung eines Gebäudes zur Minimierung der direkten Sonneneinstrahlung, insbesondere an den heißesten Tagen, kann die Wärmebelastung erheblich reduziert werden. Sobald ein Bauwerk errichtet wurde, können Sonnenschutzmittel oder Markisen sowie eine strategische Landschaftsgestaltung dazu beitragen, eine direkte Sonneneinstrahlung zu vermeiden. Wenn eine direkte Exposition nicht vermieden werden kann, z. B. auf einem Dach, können reflektierende Techniken eingesetzt werden, um eine unerwünschte Erwärmung zu verhindern. Beispielsweise kann ein Dach mit einer reflektierenden weißen Beschichtung beschichtet werden, um die Erwärmung über einen großen ungeschützten Bereich zu reduzieren.
Passive Kühltechniken können auch eine Erwärmung verhindern, indem sie das Eindringen von Wärme in die Struktur verringern. Die Wärme fließt auf natürliche Weise von Bereichen mit höheren Temperaturen, wie im Sommer im Freien, zu Bereichen mit niedrigeren Temperaturen, wie in komfortablen Wohnräumen. Durch das Abdichten und Hinzufügen von Dichtungsstreifen an Fenstern und Türen wird beispielsweise der Bereich verringert, durch den unerwünschte Heißluft in eine Struktur eindringen kann. Die Isolierung ist ein Material mit hohem Wärmeflusswiderstand. Das Hinzufügen einer Isolierung zu einem Gebäude verhindert die unerwünschte Übertragung von Wärme von der heißeren Außenumgebung in den Innenraum, der kühl gehalten wird.
Obwohl viel Erwärmung verhindert werden kann, ist es oft nicht möglich, ein Bauwerk allein durch Vermeidung auf einer angenehmen Temperatur zu halten. Eine andere passive Kühlstrategie beinhaltet das Kühlen der Struktur durch Konvektion. Konvektion ist ein Prozess, bei dem Wärme von einem Ort zum anderen durch die Bewegung von Molekülen eines Gases oder einer Flüssigkeit übertragen wird.
Zum Beispiel können Lüftungsöffnungen und Fenster, die strategisch in das Design eines Gebäudes integriert sind, heiße Luft aus dem Haus leiten, während kühle Luft angesaugt wird, um sie zu ersetzen. Heißere Luft ist schwimmender als kühlere Luft und steigt von selbst auf natürliche Weise auf. Entlüftungsöffnungen, die nahe der Decke an der Seite des Hauses angebracht sind und nicht dem vorherrschenden Wind ausgesetzt sind, können dazu beitragen, dass diese heißere Luft aus der Struktur entweicht. Um es durch kühle Luft zu ersetzen, können Lüftungsschlitze und Fenster an der Seite des Hauses niedrig im Pfad des vorherrschenden Windes platziert werden. Es ist dann eine einfache Sache, Belüftungsöffnungen und Fenster zu öffnen, um die natürliche Konvektion zur Kühlung der Struktur zu fördern.
Komplexere passive Kühlmethoden können ebenfalls in die Konstruktion eines Gebäudes einbezogen werden, beispielsweise Erdkühlrohre. Erdkühlrohre nutzen die kühleren Temperaturen unter der Erdoberfläche, um ein Bauwerk zu kühlen. Erdkühlrohre, die unter der Erde vergraben sind und in ein Bauwerk münden, leiten die Außenluft über eine unterirdische Route in das Gebäude. Beim Durchgang durch diese Rohre verliert die Luft Wärme an den viel kühleren Boden, durch den sie sich auf dem Weg in die Struktur bewegt. Andere passive Kühltechniken werden typischerweise in Verbindung mit Erdungsrohren verwendet, um eine natürliche Konvektion durch die Struktur herzustellen und heißere Luft abzulassen.
Obwohl die passive Kühlung nicht für alle Standorte geeignet ist, wird sie in vielen Bereichen eingesetzt, um Energie zu sparen und die Umwelt zu schonen. Es ist im Allgemeinen am besten für wärmeres Klima und trockene Regionen geeignet. Durch passive Kühlung können die Kosten für Kühltechniken, die von angetriebenen Geräten wie Lüftern und Kompressoren angetrieben werden, ganz oder teilweise vermieden werden. Diese Strategie zur Energieeinsparung kann auch der Umwelt zugute kommen, da weniger nicht erneuerbare Brennstoffe verbrannt werden müssen, die umweltschädliche Abfallnebenprodukte abgeben.