Innovative Fassadenfarbe | Revolutionäre Kühlfarbe: Wenn Gebäude schwitzen, um Energie zu sparen – Bild: Xpert.Digital
Singapurer Forscher entwickeln kühlende Wandfarbe gegen Stadtüberhitzung
Innovative Fassadentechnologie kombiniert drei Kühlmechanismen in einem Material
Ein Durchbruch in der Gebäudekühlung könnte die Art und Weise, wie wir mit städtischer Hitze umgehen, grundlegend verändern. Forscher der Nanyang Technological University in Singapur haben eine innovative Fassadenfarbe entwickelt, die nicht nur einzelne Gebäude kühlt, sondern positive Auswirkungen auf die gesamte städtische Umgebung hat. Diese bahnbrechende Technologie kombiniert drei physikalische Kühlmechanismen in einem einzigen Material und erreicht dabei Energieeinsparungen von bis zu 40 Prozent.
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Die Wissenschaft hinter der “schwitzenden” Farbe
Zusammensetzung und Struktur
Die revolutionäre Farbe basiert auf einem zementartigen Anstrich aus Calcium-Silikat-Hydrat, einem der wichtigsten Bestandteile von Beton, der mit Wasser vermischt und durch Nanopartikel ergänzt wird. Diese als CCP-30 bezeichnete Formulierung besteht aus einem porösen Netzwerk aus Calcium-Silikat-Hydrat-Gel, das durch Nanopartikel modifiziert wurde. Die poröse Struktur ermöglicht es der Farbe, etwa 30 Prozent ihres Gewichts an Wasser zu speichern.
Dreifacher Kühlmechanismus
Das innovative Material nutzt drei unterschiedliche Prinzipien zur Kühlung:
1. Hocheffiziente Reflexion
Die Farbe reflektiert 88 bis 92 Prozent des einfallenden Sonnenlichts, selbst im feuchten Zustand. Anders als herkömmliche weiße Anstriche reflektiert sie das Licht nicht in einem breiten Spektrum infraroter Strahlung, sondern größtenteils in einem Wellenlängenbereich zwischen 8 und 13 Mikrometern.
2. Passive Strahlungskühlung
Die Farbe emittiert bis zu 95 Prozent der absorbierten Wärme als Infrarotstrahlung. Diese Wellenlängen befinden sich im atmosphärischen Fenster und werden nahezu ungestört zurück in den Weltraum reflektiert, wodurch die Umgebung weniger aufgeheizt wird als bei einem konventionell weiß gestrichenen Gebäude.
3. Verdunstungskühlung
Der entscheidende Durchbruch liegt im dritten Mechanismus: Die Nanopartikel nehmen Wasser aus Regen und Luftfeuchtigkeit auf und geben es langsam wieder ab, ähnlich wie die menschliche Haut schwitzt. Wenn das gespeicherte Wasser verdunstet, entzieht es der Umgebung eine große Menge Wärme.
Außergewöhnliche Leistungsdaten
Kühlleistung in tropischen Klimazonen
In Feldtests in Singapur, einer der feuchtesten Städte der Welt, zeigte die neue Farbe beeindruckende Ergebnisse. Die CCP-30-Farbe lieferte eine bis zu zehnmal höhere Kühlleistung als kommerzielle Kühlfarben in tropischen Klimazonen. Dies ist besonders bedeutsam, da herkömmliche strahlungsbasierte Kühlfarben in feuchten Umgebungen schlecht funktionieren, weil Wasserdampf in der Luft die Wärme nahe der Oberfläche festhält.
Langzeittests bestätigen Dauerhaftigkeit
Nach zwei Jahren tropischer Sonne und Regen in Singapur blieb die innovative Farbe perfekt weiß, während herkömmliche weiße und kommerzielle Kühlfarben vergilbten. Diese Beständigkeit ist entscheidend für die Aufrechterhaltung der hohen Reflektivität und Kühlleistung über die Zeit.
Energieeinsparungen und Umweltauswirkungen
Erhebliche Reduzierung des Energiebedarfs
Pilotstudien an Gebäuden zeigten Stromeinsparungen von 30 bis 40 Prozent im Vergleich zu herkömmlichen Kühlmethoden. Eine Lebenszyklusanalyse ergab einen um 28 Prozent geringeren CO₂-Fußabdruck pro Funktionseinheit im Vergleich zu Standardfarbe. Diese Einsparungen sind von enormer Bedeutung, da die Kühlung von Gebäuden weltweit etwa 20 Prozent des gesamten Stromverbrauchs ausmacht und einen erheblichen Beitrag zu den CO₂-Emissionen leistet.
Bekämpfung des städtischen Wärmeinseleffekts
In Realitätstests der NTU Singapore wurde nachgewiesen, dass Kühlfarben dazu beitragen können, dass sich Fußgänger bis zu 1,5 Grad Celsius kühler fühlen. Die beschichtete Umgebung war während der heißesten Zeit des Tages bis zu 2 Grad Celsius kühler als nicht beschichtete Bereiche. Etwa 30 Prozent weniger Wärme wurde von den gestrichenen Gebäuden und Gehwegen abgegeben.
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Praktische Anwendung und Zukunftsperspektiven
Optimale Einsatzbedingungen
Die entwickelte Farbe entfaltet ihren größtmöglichen Nutzen in Umgebungen, die feucht, sonnig und dicht bebaut sind. Singapur wäre neben vielen anderen Großstädten in tropischen Breitengraden ein perfekter Einsatzort, um zukünftig viel Energie für Klimaanlagen zu sparen.
Bereits laufende Pilotprojekte
Die Technologie wird bereits in der Praxis erprobt. Die singapurische Industrieentwicklungsgesellschaft JTC plant den Einsatz der reflektierenden Farbbeschichtung in Gebäuden in Bukit Batok und Sin Ming. Darüber hinaus testete die NTU 2020 auch den Einsatz von Kühlfarbe an zwei Housing Board-Blöcken in Bukit Purmei, bevor HDB ihre Verwendung auf 130 Blöcke in Tampines ausweitete.
Selbsterhaltende Eigenschaften
Was die CCP-30-Farbe besonders auszeichnet, ist ihre selbstauffrischende Fähigkeit – sie kann Wasser aus Regen und atmosphärischer Feuchtigkeit absorbieren, um die Verdunstungskühlung über die Zeit aufrechtzuerhalten, ohne dass die Lichtinteraktion der Farbe im feuchten Zustand beeinträchtigt wird.
Wissenschaftsdurchbruch: Passive Kühltechnologie senkt Temperaturen ganz ohne Energie
Diese innovative Kühlfarbe stellt einen wichtigen Fortschritt in der passiven Kühltechnologie dar, die keine Energie verbraucht und dennoch erhebliche Kühlleistungen erzielt. Mit ihrer Fähigkeit, Energie zu sparen, Emissionen zu reduzieren und Städte auf natürliche Weise zu kühlen, könnte CCP-30 eine Schlüsselrolle im Kampf gegen den Klimawandel spielen – ein Anstrich nach dem anderen.
Die Forschungsergebnisse wurden in der renommierten Fachzeitschrift Science veröffentlicht und markieren einen Wendepunkt in der Entwicklung nachhaltiger Gebäudekühlung. Diese Technologie bietet eine praktische und langfristige Lösung zur Minderung des städtischen Wärmeinseleffekts und könnte besonders in Entwicklungsländern von großem Nutzen sein, wo die Strominfrastruktur möglicherweise unzureichend ist oder Klimaanlagen nicht erschwinglich sind.
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