Neues passives Kühlsystem funktioniert auch bei Sonnenschein

Bei der energiesparenden Strahlungskühlung werden Materialien auf Dächer aufgebracht, die dort gespeicherte Wärme verstärkt an die Umgebung abgeben und somit eine Gebäudekühlung hervorrufen. Diese Systeme funktionieren bisher allerdings nur nachts, da Sonnenstrahlen die Beschichtung tagsüber aufwärmen. Forscher um Shanhui Fan von der Stanford University in Kalifornien präsentieren in der Fachzeitschrift „Nature“ nun ein Kühlungssystem, das Hausdächer durch Reflexion des Sonnenlichts auch tagsüber kühlen kann und die aufgenommene Hitzestrahlung ins All abgibt.

Fan und seine Kollegen entwickelten eine nur 1,8 Mikrometer dünne Beschichtung, in der sich Lagen aus Siliziumdioxid und Hafniumoxid abwechseln. Auf der Oberseite brachten sie eine hochreflektierende Silberschicht auf. Siliziumdioxid und Hafniumoxid entziehen Stoffen, die die Unterseite der Beschichtung berühren, Wärme und geben diese in Form von Strahlung wieder ab. Dessen Frequenzbereich liegt zwischen 8 und 13 Mikrometern, weshalb die Strahlung die Erdatmosphäre durchdringen kann. Auf diese Weise wird die Gebäudewärme ins All abgegeben und heizt nicht die Atmosphäre auf. Zusätzlich wirkt die Silberbeschichtung wie ein Spiegel und reflektiert 97 Prozent der einfallenden Sonnenstrahlung, die sonst das Gebäude aufheizen würde.

Mit ihrem ersten Prototypen, der einen Durchmesser von zwanzig Zentimetern hat, konnten Fan und sein Team die Temperatur an der Unterseite der Beschichtung trotz Sonneneinstrahlung im Vergleich zur umgebenden Lufttemperatur um fünf Grad Celsius reduzieren. „Dieser photonische Ansatz gibt uns die Möglichkeit, sowohl die Solarreflexion als auch die thermische Infrarotstrahlung präzise anzupassen“, so Koautor Linxiao Zhu, ebenfalls von der Stanford University. Bevor diese kühlende Spiegelbeschichtung tatsächlich auf Dächern eingesetzt werden kann, müssen die Forscher allerdings noch einige Hürden nehmen. So fehlt bisher ein Verfahren, solche Schichten kostengünstig in großen Flächen zu produzieren. Und auch ein Konzept, wie man die innere Gebäudewärme an den Strahlungskühler abgeben könnte, gibt es noch nicht.