An der FH Salzburg wird getestet, wie Holz durch Imprägnieren mit Fettsäuren zum idealen Wärmespeicher für Häuser werden kann. In zwei Kuben, die auf dem Campus Kuchl aufgestellt wurden, testet man das neue Material ein Jahr lang unter Realbedingungen.
Zunehmend schweißtreibende Temperaturen fordern, für das Kühlen von Gebäuden im Sommer gleichermaßen Strategien zu entwickeln wie für das Heizen im Winter. Energiefressende und CO2-produzierende Klimaanlagen gelten hierzulande nicht als Lösung für den flächendeckenden Einsatz. Viel Potenzial hingegen liegt in den Materialien, die beim Hausbau eingesetzt werden. Holz etwa könnte durch Imprägnieren mit biologisch basierten Stoffen zu einer Art Wärmekissen werden. Dadurch würde etwa ein Holzboden, der an sich nur begrenzt als Wärmespeicher taugt, die Fähigkeit erlangen, Wärme sowohl zu absorbieren (ideal im Sommer) als auch wieder abzugeben (wichtig im Winter).
An der Fachhochschule (FH) Salzburg prüfen Forscherinnen und Forscher derzeit die Möglichkeiten, Fettsäuren, die aus Pflanzenölen gewonnen werden, durch Druckverfahren ins Holz einzubringen. Die Imprägnierung, die normalerweise dazu dient, Holz zu veredeln oder seine Dauerhaftigkeit zu erhöhen, wird in diesem Projekt als Möglichkeit gesehen, die Wärmespeicherung eines Bauteils zu verbessern. Das mit Fettsäuren präparierte Holz wird als Phasenwechsel-Material oder „PCM“ (Phase Change Material) bezeichnet.
„PCMs sind in der Lage, ihre Phasen zu ändern, indem sie zwischen einem festen und einem flüssigen Zustand wechseln“, erklärt Jakub Grzybek, Projektmitarbeiter am Department Green Engineering and Circular Design der FH Salzburg. Der Phasenwechsel erfolge bei einer spezifischen Temperatur. „Wenn es im Haus warm wird, nimmt das PCM die überschüssige Wärme auf und geht dabei von einem festen in einen flüssigen Zustand über. Solang das Material nicht vollständig geschmolzen ist, bleibt seine Temperatur konstant am Schmelzpunkt.“ Dadurch könnten einerseits die Spitzentemperaturen deutlich reduziert werden, andererseits würden die höchsten Temperaturen später erreicht als in einem vergleichbaren Haus ohne PCM. „Wichtig ist zu beachten, dass das PCM in der Nacht, wenn die Temperaturen wieder kälter sind, sich wieder verfestigt, quasi ,auflädt‘, um am nächsten Tag wieder funktionsbereit zu sein“, so Grzybek.
Fettsäuren sind schon länger als biobasiertes PCM bekannt. „Der Fokus des Projekts liegt daher auf der innovativen Einbringung dieser Materialien ins Holz, der Gewährleistung ihrer Funktionalität, sobald sie sich im Holz befinden, der geeigneten Zusammensetzung sowie auf einer umfangreichen thermischen Analyse.“
Zwei Holzwürfel im Vergleich
Um die Materialien unter realen Bedingungen zu testen, wurden im März am Standort der FH-Holzstudiengänge in Kuchl zwei Kuben installiert, die aussehen wie Minihäuser. Beide wurden mit Parkettböden und Wandverkleidungen ausgestattet, nur ein Kubus mit PCM. Auch bei den Projektpartnern der Salzburger – drei Forschungseinrichtungen in Uppsala (Schweden), Trabzon (Türkei) und Florenz (Italien) – wurden gleiche Versuchsaufbauten installiert. Die Messungen unter verschiedenen klimatischen Bedingungen sollen präzisere Aussagen über das Verhalten von PCM ermöglichen. Erste Ergebnisse stimmen die Forscher optimistisch: Die Böden mit imprägnierter Mittellage aus Kiefer verzögern die Temperaturschwankungen in den Kuben deutlich.