Klimafreundliche Klimaanlage inspiriert von Termiten

Die Klimakontrolle, die Termiten in ihren Hügeln nutzen, könnte die Inspiration für klimaintelligente Gebäude von morgen sein. Neue Untersuchungen der Universität Lund in Schweden zeigen, dass von Termiten inspirierte zukünftige Gebäude den gleichen Effekt wie herkömmliche Klimatisierungssysteme erzielen könnten, jedoch mit größerer Energieeffizienz und ohne den Kohlendioxid-Fußabdruck.

Termitenhügel verfügen über ein ausgeklügeltes Belüftungssystem, das eine Luftzirkulation im gesamten Bauwerk ermöglicht. Dies hilft, Temperatur und Luftfeuchtigkeit aufrechtzuerhalten und zu regulieren.

„Die Digitalisierung von Entwurfs- und Bauprozessen eröffnet enorme Möglichkeiten für die Art und Weise, wie wir Architektur gestalten, und natürliche und biologische Systeme bieten ein wichtiges Modell dafür, wie wir diese Möglichkeiten am besten nutzen können“, sagt David Andréen, Dozent am Fachbereich Architektur und gebaute Umwelt an der Universität Lund, der den Artikel geschrieben hat.

Die Ergebnisse, veröffentlicht in der Zeitschrift Grenzen der Materialienzeigen eine auf Termitenhügeln basierende Struktur für Gebäude, die die Klimatisierung in Innenräumen erleichtert.

„Die Studie konzentriert sich auf das Innere von Termitenhügeln, die aus Tausenden miteinander verbundenen Kanälen, Tunneln und Luftkammern bestehen, und darauf, wie diese Windenergie einfangen, um zu „atmen“ oder Sauerstoff und Kohlendioxid mit der Umgebung auszutauschen. Wir haben erforscht wie diese Systeme funktionieren und wie ähnliche Strukturen in die Wände von Gebäuden integriert werden könnten, um den Luft-, Wärme- und Feuchtigkeitsstrom auf eine neue Art und Weise zu steuern.“

Die Idee besteht darin, neue Möglichkeiten zur Steuerung des Luftstroms in Gebäuden zu schaffen, die deutlich energieeffizienter und klimaschonender sind als herkömmliche Klimaanlagen, die das Bulk-Flow-Prinzip nutzen und normalerweise von Ventilatoren angetrieben werden. Stattdessen ist es möglich, Systeme zu entwickeln, die turbulent, dynamisch und variabel sind.

„Diese können mit sehr kleinen Geräten gesteuert werden und erfordern einen geringen Energiebedarf“, sagt David Andréen.

In der Studie zeigten die Forscher, wie Luftströmungen mit der Geometrie interagieren – welche Parameter in der Struktur die Strömungen entstehen lassen und wie sie gezielt reguliert werden können. Diese können ohne den Einsatz mechanischer Komponenten wie Lüfter, Ventile und Ähnliches angetrieben werden, da lediglich eine elektronische Steuerung erforderlich ist.

„Dies ist eine Voraussetzung für ein verteiltes System, bei dem viele kleine Sensoren und Regelgeräte durch Miniaturisierung, Haltbarkeit/Nachhaltigkeit und Kostenreduzierung in der klimaadaptiven Gebäudehülle untergebracht werden“, sagt David Andréen.

Dies ermöglicht die Regulierung des Innenklimas des Gebäudes und die Steuerung von Faktoren wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit, ohne auf große Ventilatoren sowie Heizungs- und Klimaanlagen angewiesen zu sein. Voraussetzung für die Mechanismen ist die Fähigkeit, komplexe Innengeometrien (im Millimeter- bis Zentimeterbereich) zu erzeugen, was nur im 3D-Druck möglich ist. Durch den 3D-Druck kann der gebauten Umwelt ein Mehrwert verliehen werden, um eine nachhaltige Architektur zu schaffen, die sonst nicht möglich gewesen wäre.

„Es ist faszinierend, wie der Bauprozess der Termiten es schafft, äußerst komplexe, gut funktionierende ‚Meisterwerke der Ingenieurskunst‘ zu erschaffen, ohne dass wir über die zentrale Steuerung oder Referenzzeichnungen verfügen, die wir brauchen würden“, schließt David Andréen.