Elastokalorik – Entspannung ist cool

Es gibt immer wieder neue Dinge zu entdecken. Oder wussten Sie schon, dass man mit Luftballons kühlen kann (https://t1p.de/KKA3-24IPM)? Dehnt man nämlich das Material, wird es warm. Hält man den gespannten Zustand aufrecht, kühlt es sich durch Wärme­abgabe an die Umgebung ab. Beim Entspannen sinkt die
Temperatur jedoch unter die Ausgangstemperatur und das
Material kann Wärme aus der Umgebung aufnehmen. Baut man eine Art ­Rotationswärmeübertrager, kann man so in einer Zone immer Wärme abgeben und in einer anderen Wärme aufnehmen, diesen Bereich also kontinuierlich kühlen.

Bei der technischen Umsetzung werden freilich keine Luftballons verwendet, sondern Drähte aus Nickel-Titan, ein sogenanntes Formgedächtnismaterial. Solche superelastischen Legierungen werden bereits vielfach eingesetzt. Ihren Ursprung haben sie in der Medizintechnik und werden dort beispielsweise als Stents genutzt, da das Material Deformationen über viele Millionen Zyklen aufnehmen kann, ohne eine bleibende Verformung zurückzulassen.

Im Falle der Elastokalorik interessiert man sich jedoch für eine weitere Eigenschaft dieser Materialien: Bei einer mechanischen Verformung kommt es im Inneren des Materials zu einer Phasenumwandlung von einer kristallographischen Phase in die andere. Dabei ändert sich auch der Energieinhalt des Materials und es wird Energie in Form von Wärme an die Umgebung abgegeben. Bei der Entlastung und der damit verbundenen Phasenumwandlung in umgekehrter Richtung wird Energie benötigt, die das Material aus der Umgebung bezieht. Temperaturunterschiede von bis zu 40 Grad sind dabei möglich!

Entsprechende Maschinenkonzepte werden von verschieden Forschungseinrichtungen bereits untersucht und entwickelt. So hat die Universität des Saarlandes, eine Hochburg der Elastokalorik-Forschung, im Rahmen eines Schwerpunktprogramms der deutschen Forschungsgesellschaft den weltweit ersten kontinuierlich arbeitenden Luft-Luft-Demonstrator gebaut. Dabei werden keine einzelnen Drähte, sondern Draht-Bündel verwendet, um die Masse des eingesetzten Materials und damit die Wärmemenge zu erhöhen. Weitere Informationen finden Sie z.B. in diesem Video des iMSL: https://t1p.de/KKA3-24iMSL. Der Demonstrator erreicht, so wird in besagtem Video berichtet, ein COP von 10 und ist damit weit effizienter als die heute üblichen Kühlprozesse.

Unser Cartoonist hat sich auf Seite 10 übrigens auch Gedanken zu dieser neuen(?) Technik gemacht. Viel Spaß wünscht

 

Ihr KKA-Chefredakteur

Matthias Schmitt

x

Thematisch passende Artikel:

Ausgabe 01/2023 CP Kaut GmbH + Co.

Luft/Wasser-Heizwärme­pumpen Hi-Therma

Die mit dem reddot Design Award ausgezeichneten Hi–Therma-Heizsysteme bieten eine effiziente Lösung zum Heizen, Kühlen und Trink-/Brauchwasserbereiten. Aktuell stehen die vielseitigen Systeme mit...

mehr
Ausgabe 04/2015 Bine

Kühlen und Klimatisieren mit Wärme

Jede raumlufttechnische Anlage erhöht den Energiebedarf und die Betriebskosten eines Gebäudes. Ziel jeder Planung sollte es daher sein, durch intelligente Architektur den Kühlungsbedarf zu...

mehr

Mit Salz effizienter kühlen und heizen

Die Absorber-Box der Berliner Firma Watergy nutzt feuchte Luft als Energiequelle. Das Klimagerät kann Luft beheizen oder kühlen und regelt dabei die Luftfeuchte und Temperatur energiesparend über...

mehr
Ausgabe 05/2009 BINE

Kühlen mit Wärme

Große Gebäude, wie etwa Krankenhäuser, Kongresszentren, Büros und Warenhäuser, lassen sich mit wärmegetriebenen Verfahren energieeffizient kühlen oder klimatisieren. Dabei arbeiten diese...

mehr
Ausgabe 01/2009

Kühlen mit Sonnenwärme

Solare Kühlung hat Potential

Die voranschreitende Klimaveränderung sorgt für zunehmend heißere Sommertage, die nicht selten zu einer Überhitzung von Wohn- und Arbeitsräumen führen. Um aber trotzdem auch an heißen Tagen...

mehr