Wohnen der Zukunft: Fürther Schüler entwickelt Energiesparhaus
3.3.2021, 14:12 Uhr
"Kühlen eines Hauses am Beispiel eines Termitenhügels" hat Fabian Walz sein Projekt überschrieben, das er bei "Jugend forscht" eingereicht hat. Auf das Thema ist der angehende Abiturient des Helene-Lange-Gymnasiums durch ein Bionik-Seminar gekommen. Dort wurden die Strukturen der Biologie in der Technik angewendet. "Während meiner Recherchen bin ich darauf gestoßen, dass Termiten in sehr heißen Gebieten leben können. Mich hat es interessiert, wie die Insekten ihren Bau lüften und kühlen, ohne dabei Energie zu verbrauchen", erklärt Fabian.
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Das Innere eines Termitenhügels
Der Termitenhügel besteht aus mehreren Gängen und Kammern. In den Pilzkammern werden die Vorräte gelagert. Darunter sind die Brutkammern, in denen die Larven aufwachsen. Im Zentrum befindet sich die Zelle der Königin. Durch die porösen Außenwände und die Öffnungen am Hügel findet ein Gasaustausch statt. Die warme Luft im Inneren des Baus entweicht und kühle Luft dringt hinein. Die kühle Luft fällt zum Boden des Nests. Sie strömt an der Zelle der Königin und den weiteren Kammern vorbei und erwärmt sich dabei. Durch die geringere Dichte steigt die warme Luft wieder nach oben.
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Fabian entwirft ein Haus, das die Strukturen eines Termitenhügels aufweist. "Ich habe zusätzlich einen Solarkamin hinzugefügt, durch den ein Luftstrom erzeugt wird", beschreibt der 18-Jährige den Vorgang. Hierfür wird ein Absorber aus Kupfer und eine Glasplatte benötigt. Die Glaswand wird vor den Absorber montiert. Die dunkle Oberfläche erwärmt die Luft zwischen der Glaswand und der Hauswand. Die warme Luft steigt nach oben. Im Solarkamin entsteht ein Unterdruck, der Luft aus dem Haus ansaugt und kühle Luft strömt durch das Haus. Durch die porösen Wände dringt kühle Luft in das Hausinnere ein und der Luftstrom wird vervollständigt.
Um zu überprüfen, ob das Konzept auf europäische Häuser übertragen werden kann, baut Fabian ein Modell aus Holz. "Ich habe mich an den Merkmalen der westlichen Architektur orientiert. Das Haus hat eine kubische Bauweise. Das heißt, es ähnelt einem Würfel. Auch ist das Haus mehrstöckig und die Ebenen sind in mehrere Zimmer unterteilt", so Fabian. Im Anschluss misst er im Garten die Temperaturunterschiede. Bei direkter Sonneneinstrahlung wird das Haus ohne zusätzlichen Energieverbrauch um 12,5 Grad Celsius gekühlt.
Der Klimawandel sorgt auch für kältere Temperaturen im Winter, sodass viele Häuser isoliert sind. Fabian erweitert sein Modell mit einer Isolierung aus Kaltschaumplatten, um alle Merkmale der westlichen Architektur abzudecken. "Die Isolierung schränkt den Luftstrom zwar ein, jedoch wird das Haus weiterhin gekühlt", sagt Fabian. Eine weitere Anlehnung an den Termitenhügel ist der Baugrund. Unter dem Haus befindet sich kühle und feuchte Erde, wodurch die Luft im Rauminneren zusätzlich gekühlt wird.
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Die Bauweise eines Termitenhügels mit einem Solarkamin, porösen Wänden und der Bodenbeschaffenheit sorgt für eine natürliche Klimatisierung des Hausinneren. Durch das Anbringen einer Abdeckung der Kaminöffnung kann der Solarkamin im Winter als zusätzliche Heizquelle genutzt werden.
Die Reduzierung des Stromverbrauchs trägt auch zur Verringerung der Stromkosten und des CO2-Ausstoßes bei. Auch die betreuende Lehrkraft Dr. Dominik Müller ist von dem Konzept überzeugt. Er beschreibt die vorgestellten Maßnahmen und die klimafreundliche Kühlung als günstige und nachhaltige Alternative. "Wenn sich nur zwei Haushalte gegen eine Klimaanlage und für den Bau eines Solarkamins entscheiden, habe ich schon einen Schritt für den Klimaschutz gesetzt", so Walz.
Am 3. März wird Fabian Walz seine Arbeit den Juroren im Regionalentscheid Mittelfranken präsentieren.
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