Als klimafreundliche und effiziente Heiztechnik zählen Wärmepumpen spätestens seit der letzten Regierungsbildung zu den Hoffnungsträgern der Energiewende. Besonders Luftwärmepumpen haben an Popularität gewonnen und sind in Neubauten oft die erste Wahl für Heizung und Warmwasseraufbereitung. Denn: Außenluft ist überall vorhanden, die Erschließung der Geräte relativ einfach und die Investitionskosten zum Bau einer Heizung sind mit einer Luftwärmepumpe geringer im Vergleich zu Erdwärmepumpen. Zudem sind die neuen Gebäude in der Regel gut gedämmt und verfügen über eine Bodenheizung. Dank der großen Heizflächen reichen die niedrigen Volauftemperaturen von meistens unter 40 °C aus, um bei effizientem Betrieb behagliche Wärme in den Räumen zu erzeugen. Aus einer Einheit Strom können so bis zu fünf Einheiten an Wärme gewonnen werden.
Dabei setzt sich ein solches Heizsystem aus drei Teilen zusammen: der Wärmequellenanlage, die der Umgebung die benötigte Energie entzieht, der eigentlichen Wärmepumpe, die die gewonnene Umweltwärme nutzbar macht sowie einem System für die Zwischenspeicherung und Verteilung der Wärme im Haus. Doch nicht auf jedem Grundstück ist Platz für die Außenlufteinheit einer Luftwärmepumpe vorhanden. Zudem ist der Betrieb einer solchen Anlage nicht ganz geräuschlos, was durchaus für Ärger in der Nachbarschaft sorgen kann. An einer Alternative zum klobigen Außengerät arbeitet gerade das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE. Gemeinsam mit Partnern aus der Industrie entwickeln die Forscher neuartige Fassadenelemente aus Ultrahochleistungsbeton (UHPC), die solarthermische Wärme einfangen und die Wärmepumpen mit Energie versorgen können. Die sogenannten TABSOLAR-Elemente soll es in verglaster sowie unverglaster Variante mit unterschiedlichen Oberflächenstrukturen geben, wodurch sie auch für die architektonische Gestaltung der Fassade in Frage kommen.
Die Funktionsweise der Kollektoren ist simpel und genial zugleich: Sie sind von verzweigten Kanälen durchzogen, die stark an die Adern eines Laubblattes erinnern. Das dort fließende Solarfluid nimmt die Wärme durch die Sonneneinstrahlung oder aus der Umgebung auf und gibt die Energie über einen Wärmetauscher an den Wärmepumpenkreislauf ab. Als Niedertemperatur-Wärmequelle für Wärmepumpen kann ein solches Kanalnetzwerk eine geräuschlose, platzsparende und optisch ansprechende Alternative zu Wärmepumpen-Außengeräten darstellen. Das Potenzial der Technologie wird von den Projektbeteiligten als hoch eingeschätzt: „Unseren Simulationen zufolge können die verfügbaren Fassadenflächen bei Neubauten oder sanierten Bestandsgebäuden für diesen Zweck ausreichen“, erklärt Dr.-Ing. Michael Hermann, Koordinator des Projekts am Fraunhofer ISE.
Vorerst sind die Elemente für vorgehängte hinterlüftete Fassaden (VHF) vorgesehen, eine Verwendung in WDV-Systemen oder Sandwichwandaufbauten ist aber auch vorstellbar. Im Gebäudeinnern sollen die Elemente in der Produktfamilie TABSOLAR Heat & Cool als thermoaktive Bauteilsysteme, auch in Ergänzung mit einer klassischen Betonkernaktivierung, für die Heizung oder Kühlung zum Einsatz kommen.
