Ziel der Entwicklung
Ziel des Forschungsvorhabens war die Entwicklung von individualisierbaren, großflächigen textil basierten Heiz- und Kühlstrukturen zur Temperierung und Energieernte. Die Entwicklung von neuartigen Verarbeitungstechnologien sollte hierbei die Integration von dünnen Kapillarrohren bis hin zu dicken Wellschlauchmaterialien auf einer angepassten Wirkmaschine ermöglichen und somit flexibel einsetzbar sein. Diese großflächig herstellbaren Klimatisierungselemente sollten zum Beispiel als frei tragende Klimasegel und energieeffiziente Heiz- und Kühlsysteme, aber auch zur Energieernte ihren Einsatz finden und in der Rolle zu Rolle-Technologie herstellbar sein. Mit der Zielstellung das flexible Klimasegel im Innenbereich frei anbringen zu können, wurde nicht nur ein effizienterer Einsatz dieser modularen flexiblen Systeme ermöglicht, sondern ebenso die Bereiche der Großraumzelte oder teilstationären Gebäude abgedeckt. Als Wärmeüberträgermedium sollte Wasser zum Einsatz kommen und somit die Möglichkeit als zusätzliches Anschlusselement an bestehende Heiz- und Kühlsysteme gegeben sein.
Verbunden mit den Arbeitsschritten war das Erreichen folgender Zielparameter:
Verarbeitung dünner Kapillarrohrschläuche im Bereich von drei bis sechs Millimeter Durchmesser;
Verarbeitung dicker Wellrohrschlauchmaterialien aus Metall (hohe Wärmeleitfähigkeit) im Bereich von 6 bis 15 Millimeter Durchmesser; Entwicklung von Bindungstechnologien für parallelen Einlauf der medienführenden Elemente in 0° -Richtung; Entwicklung von Technologien zur Einarbeitung von biegeschlaffen medienführenden Elementen in Form von Wellrohrschläuchen; Herstellung von formgerecht abgepassten Flächen mit fester Geometrievorgabe und lasteinleitenden; -verteilenden Elementen für den freitragenden Einsatz im Innenbereich; Zusätzliche Energieeinsparung von weiteren >10% entgegen herkömmlicher Wand- oder Fußbodenheizungen; Unterschreitung der momentanen Aufbauhöhe von 21 Millimeter bei herkömmlich geklipsten Systemen beziehungsweise 15 Millimeter bei gestickten Flächenheizsystemen; Erfüllung der Energieeinsparverordnung (EnEV) hinsichtlich Einzelraumreglung; Einsatz im Temperaturbereich von -20 - 60 °C zur Eignung als Flächentemperierungssystem und als Wärmetauscher; Herstellung großflächig gewirkter Strukturen im Rolle-zu-Rolle Verfahren mit medienführenden Elementen.
Vorteile und Lösungen
Durch den weitgefächerten Einsatz von jeweils dünnen Kapillarrohren bis hin zu dicken Wellschlauchmaterialien sollte erreicht werden, dass die Technologie zur textilseitigen Integration ein möglichst breites Anwendungsgebiet erfährt. Neben der Ablösung der manuellen Herstellungsschritte steht auch der ästhetische Aspekt im Vordergrund, um einen direkten Einsatz im Raum (zum Beispiel als Klimasegel) zu erreichen und somit den Wirkungsgrad weiter zu steigern. Durch das Wegfallen der heute üblichen Abdeckung unter Putz, in Zwischendecken oder im Fußboden, konnte eine weitere Steigerung der Nutzeffizienz erreicht werden.
Die wesentlichen Vorteile dieser textiler Heiz- und Kühlstrukturen sind: Wirtschaftliche und energieeffiziente Betriebsweise; Zukunftsorientiert und umweltfreundlich durch die Nutzung alternativer und regenerativer Energien; Behaglichkeit auf Grund niedrigerer Oberflächentemperaturen; Günstige raumlufthygienische Verhältnisse; Freie innenarchitektonische Gestaltung; Kostengünstige Installation und Erweiterung zu bestehenden Systemen.
Zielgruppe und Zielmarkt
Für die im INNO-KOM-Projekt erarbeiteten Technologien liegt der Hauptzielmarkt im Bereich der adaptiven Heiz- und Kühlsysteme. Speziell durch Brennwerttechnik und erneuerbare Energie gewinnen die im Vorhaben entwickelten Produktstrukturen fortwährend an Bedeutung. Beide Thermotechniken sind Grundlage für den effizienten und somit nachhaltigen Gebrauch von Wärmeenergie und bedingen den Einsatz von Niedertemperatur-Flächenheizsystemen. Die Flächenheizung hat in den letzten Jahrzehnten bei der Raumheizung immer mehr an Bedeutung gewonnen. Nahezu jedes Ein- und Zweifamilienhaus wird heute mit einer Flächenheizung ausgestattet. Aber auch in Büros, Schulen, Kindergärten, Museen, Ladengeschäften, Sporthallen, Industriehallen, Kirchen, Frei- und Grünflächen findet die Flächenheizung auf Grund ihrer Vorteile in verstärktem Maße Verwendung. Insbesondere der mögliche Zusatznutzen der „stillen Kühlung“ macht solche System sehr attraktiv.
Im Hinblick auf zukünftig steigende Energiepreise werden neue und effizientere Lösungen im Bereich der Temperierung notwendig. Da die textilen Klimaelemente (zum Beispiel in Form eines Klimasegels) als energieeffiziente Heiz- und Kühlsysteme für die Temperierung und Energieernte als Ergänzung und Erweiterung an bestehende Systeme unter anderem in Büro- und Geschäftshäusern, Krankenhäusern und Schulen, Einfamilienhäusern und Sonderanwendungen zu sehen sind, wird eine hohe Marktdurchdringung der Zielmärkte in Deutschland und Europa erwartet.
Das beantragte Forschungs- und Entwicklungsvorhaben hat dabei generell Marktrelevanz für alle Bereiche, in denen zusätzliche auch ortsveränderliche und mobile Klimatisierungslösungen bewältigt werden müssen. Während dies national und international im Bereich Bauwesen die Anwendungen im Hauptsegment Klimatisierungstechnik betreffen, sind weitere Märkte insbesondere in den Bereichen der Klimatisierung für Großraum-, Sanitäts-, Militär- und Eventzelten, mobilen Krankenhäusern, im Bereich Gewerbe und Industriebau (Produktionshallen, Montage- und Wartungshallen, Lagerhallen / Logistik, Hochregallager / Logistikzentren, Flugzeughangars, Markt- und Messehallen) oder auch zur Energieernte und Temperierung von Wintergärten zu sehen.
Ferner steht der für die Funktionalisierung zuständige Marktbereich im Fokus, also Zulieferer von Kapillar- oder Wellrohrschlauchmaterialien sowie mobilen und großflächigen Klimatisierungs-elementen erhöhen zwangsläufig ihr Verkaufsvolumen. Diese Marktsegmente lassen sich nun mit der im Forschungsvorhaben umgesetzten Entwicklung des Klimasegels zügig einnehmen.