Hippokrates GmbH

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Hippokrates GmbH

Energie-effizientes System für Raumklimatisierung

Steigende Preise für begrenzte, fossile Ressourcen sowie der zunehmende Umfang an CO2-Emissionen und die dadurch entstehende Erderwärmung rufen zu einem effizienteren Umgang mit Energie auf. Hippokrates GmbH hat es sich zum Ziel gesetzt, ein Heiz- und Kühlsystem mit hoher Energieeffizienz anzubieten, für das lediglich eine minimale Energiezufuhr durch nicht regenerative Energieträger notwendig ist.

Die Lösung durch das Hippokrates Heiz- und Kühlsystem (im folgenden „das Hippokrates-System„) berücksichtigt dabei folgende Anforderungen:

  • Durch die hohe Energieeffizienz sollen regenerative Energieträger zum größtmöglichen Einsatz kommen, deren Leistung für eine konventionelle Heizung/Kühlung nicht ausreicht.  Unbeschadet dessen ist mit dem Hippokrates-System aber auch bei der Verwendung nicht-regenerativer Energieträger eine erhebliche Betriebskostensenkung möglich.
  • Im Sinne des Effizienzgedankens sollte als generelle Anforderung sowohl Heizen als auch Kühlen in einem System kombiniert werden. Das ist beim Hippokrates-System bereits der Fall und entsprechend ein entscheidender Vorteil  im Vergleich zu konventionellen Systemen.
  • Aus raumhygienischen Überlegungen sollte eine moderne Raumklimatisierung eine physiologische relative Luftfeuchte um 50 % sowie Schadstoff- und Keimfreiheit der Raumluft sicherstellen.
  • Um den Einbau der ernergieeffizienten Heizung/Kühlung in jedweden Baubestand zu ermöglichen, muss sich die ernergieffiziente Heizung/Kühlung auch für Bestandsgebäude eignen, die nicht von außen gedämmt werden können (z.B. denkmalgeschützte Altbauten). Sie muss eine auf die Raumklimatisierung abgestimmte Innendämmung ermöglichen.

Ausgangslage

Eine energieeffiziente Raumerwärmung über Fußboden-, Wand- oder Deckenheizungen ist Stand der Technik, eine befriedigende, energieeffiziente Bauteilkühlung existiert hingegen nicht. Die Ur-sache hierfür liegt in dem Problem des Kondensatanfalls bei Unterschreiten der Taupunkt-Tem-peratur. Wenn bei feucht-heißen Wetterlagen warme Luft auf eine kühlende Wand trifft, auf die ein Gips-, Kalk- oder Zementputz aufgetragen wurde, läuft das Kondensat an der Wand herab oder tropft von der Decke, weil diese Putze nur minimale Feuchtemengen aufnehmen können.

Dieses Problem wird zur Zeit umgangen, indem energieaufwändige Luftentfeuchtungssysteme in-stalliert werden oder indem ein Sensor bei Erreichen des Taupunktes die Leistung des Wasserkühlsystems drosselt oder komplett abschaltet. Also gerade dann, wenn es sehr heiß und feucht ist und in Wohn-/ Arbeitsräumen großer Kühlbedarf besteht, stoßen Bauteilkühlungen bislang an ihre Grenzen.

In einem von der deutschen Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) ge-förderten Projekt wurde von 2010 bis 2012 von Hippokrates GmbH ein Heiz- und Kühlsystem (das „Hippokrates-System“) entwickelt, das alle oben genannten Anforderungen an eine moderne Technik zum Kühlen und Heizen in einem System erfüllt.

Das Hippokrates-System
Die Innovation besteht aus einer hoch-hygroskopischen mineralischen Dämmplatte aus Kalziumsilikat , einer Kapillarrohrmatte  und einem speziell entwickelten hoch effizienten diffusionsoffenen Innenputz. Die Dämmplatte fungiert als Trägerplatte. Wegen der  hoch-hygroskopischen Eigenschaften eignet sich dieser Baustoff hervorragend als Speicher für anfallendes Kondensat und verhindert zudem wegen seiner guten Dämmeigenschaften (Trockenrohdichte: 200 – 350 kg/m³; Wärmeleitfähigkeit: <0,060 W/mK) Wärmeverluste im Winter sowie das Eindringen der Hitze im Sommer.  Die Kapillarrohrmatten bestehen aus Polypropylen und zeichnen sich dadurch aus, dass in sehr geringem Abstand (2 – 4 cm) Kapillaren von dem Zulauf abzweigen. Als Folge der engen Rohrführung besitzt das Hippokrates-System eine extrem große Oberfläche, so dass derartige Kapillarrohrmatten derzeit das effektivste System zur Energieverteilung/-abgabe darstellen und das Hippokrates-System im Niedrigtemperaturbereich betrieben werden kann. Der hoch effiziente diffusionsoffene Innenputz verfügt über eine große Leitfähigkeit für Feuchtigkeit, so dass anfallendes Kondensat durch das Medium Lehm in die Kalziumsilikatplatte geleitet und dort gespeichert wird.

Das Hippokrates-System kann zur Optimierung der Wärmedämmung mit einem 4cm starken Dämmputz kombiniert werden, der innen auf die Wände aufgetragen wird. Insbesondere denkmalgeschützte Gebäude, für die sich eine Außendämmung verbietet, eignen sich für eine solche Innendämmung in Kombination mit darauf angebrachten Kalziumsilikatplatten und Kapillarrohrmatten. Der Dämmputz dient zudem als hervorragendes Ausgleichselement für rohe unverputzte Innenwände (z.B. Feldsteinwände). Auf die mit Dämmputz versehenen Wände werden sodann die Kalziumsilikat-Platten aufgebracht. Dann folgt das Anbringen der Kapillarrohrmatten. Zum Abschluss wird der Lehm aufgebracht (dazu werden Fotos nachgereicht). Die Arbeitsschritte werden durch folgende Projektfotos illustriert:

CO2-neutrales Kühlen/ Heizen mit dem Hippokrates-System
Niedrigtemperaturbetrieb bedeutet, dass beim Heizen und Kühlen die Vorlauftemperatur bei 20 bis 25 Grad liegen kann, um ein behagliches Raumklima zu gewährleisten. Besonders angenehm ist für den Bewohner die beim Hippokrates-System wirkende Strahlungsenergie, die für Wohlbefinden und Behaglichkeit wichtiger ist als die absolute Lufttemperatur.

Die niedrigen Verlauftemperaturen können mit regenerativen, also CO2-neutralen Energiequellen gewonnen werden (Solarkollektoren, Erdwärmepumpen, geothermische Resourcen wie Brunnen oder Zisternen, Kleinwindkraftanlagen u.a.m.). Sofern diese Energiequellen nicht vollständig ausreichen, liefert ein Pufferspeicher, dessen Wasser über eine Wärmepumpe mit „grünem Strom“ nachts gekühlt oder erwärmt wird, die restliche Energie.

Während einer Kühlung unterhalb des Taupunktes absorbiert das Hippokrates-System anfallendes Kondensat. Dieses wird langsam in der Zeit, in der nicht mehr gekühlt werden muss, an den Raum abgegeben, so dass angenehme Verdunstungskälte entsteht, der Raum vom Spätnachmittag bis zum folgenden Tag also passiv gekühlt wird.

Gesundheitliche Aspekte
Die Sorptionsfähigkeit der Kalziumsilikatplatten als Teil des Hippokrates-Systems sichert eine konstante, nie zu feuchte und nie zu trockene, relative Luftfeuchte von 40 % bis 60 %. Bei ihrem Einsatz entfällt die unangenehme Luftzirkulation der Air-Condition-Systeme, die eine häufige Ursache der sommerlichen Erkältungskrankheiten ist. Auch das Risiko so genannter „Keimschleudern“ (Verteilung von Krankheitserregern durch schlecht gewartete Luftfilteranlagen) ist ausgeschlossen.

Die Vorteile des Hippokrates-Systems in Schlagworten:

  • Vollständige CO2-Neutralität ereichbar
  • Senkung der Betriebskosten um bis zu 90 % durch Einsatz erneuerbarer Energien
  • Kühlen und Heizen mit einem System
  • Vermeidung anfallender Kondensatprobleme bei Unterschreitung der Taupunkttemperatur
  • Passive Kühlung bei ausgeschaltetem System (Verdunstungskälte)
  • Vermeidung von Schimmelpilzbildung
  • Einsetzbar in Alt- und Neubauten
  • Geeignet für den Einsatz sowohl in gemäßigten als auch subtropischen Klimazonen
  • Keine Kosten für Außendämmung bei Bestandsbauten
  • Innendämmung bei denkmalgeschützten Gebäuden ohne Auswirkung auf Erscheinungsbild der historischen Fassade
  • perfektes Zusammenwirken von Innendämmung und Klimasystem
  • keine Gesundheitsbelastung durch zu trockene, verschmutzte sowie stark zirkulierende Raumluft
  • Wartungsfreiheit, da keine Filter zu wechseln und/oder Brenner einzustellen sind Nutzerfreundlichkeit, da nur sehr einfache Steuerungs- und Regeltechnik erforderlich
  • Langlebigkeit

Philosophie
Unbeschadet der PCT-Patentanmeldung WO 2015/177358 A 1 (Internationales Veröffentlichungsdatum 26. November 2015), basiert das Hippokrates-System auf alteingeführten und sehr bewährten Produkten. Die Patentanmeldung bezieht sich deshalb vornehmlich auf das Zusammenwirken der Verfahrenskomponenten. Auf alle Produkte gibt es Patente, die von etablierten Unternehmen gehalten werden. Auch verfügen alle Lieferanten, von denen die einzelnen Komponenten eingekauft werden, über große Geschäftserfolge und vielfältige Referenzobjekte  (www.clina.de für Kapillarrohrsysteme; www.skamol.com für Kalziumsilikatplatten; www.sto.com für Wärmedämmputz; www.pilosith.de  für hoch effiziente diffusionsoffene Innenputze).

Das vorausgeschickt, bleibt herauszustellen, dass das Hippokrates-System eine perfekte Kombination aus den unterschiedlichen Komponenten ist und die Innovation in dieser Kombination liegt, so dass aus Einzelkomponenten ein völlig neuartiges Ganzes wird. Nachfolgend dafür einige Beispiele:
Die hygroskopische Eigenschaft von Kalziumsilikat ist schon lange bekannt und wird vielfach angewendet, um Mauern trocken zu bekommen . Das Hippokrates-System nutzt Kalziumsilikat aber erstmals im Kontext von Kühlen in Form der Wasserspeicherkapazität zur Aufnahme von Kondensat beim Kühlen unterhalb des Taupunkts. Die vielfältige Anwendung von Kalziumsilikat lässt sich gut aus der Homepage des dänischen Lieferanten Skamol entnehmen (www.skamol.com).
Dasselbe gilt für die Kapillarrohrmatten der Clina Heiz- und Kühlelemente GmbH: sie werden sowohl für Heizen wie für Kühlen in klimatisch gemäßigten Regionen eingesetzt.

Ein wichtiger Bestandteil des Hippokrates-Systems ist der Wärmedämmputz in Kombination mit darauf angebrachten Kalziumsilikatplatten. Auch hier liegt eine bahnbrechende Innovation vor, denn diese Kombination hat es – soweit bekannt – noch nie gegeben und ermöglicht in dieser Kombination völlig neue Dämmergebnisse für die sinnvolle Ausstattung mit Heizung und Kühlung von denkmalgeschützten Altbauten. Solche Gebäude, bei denen sich die übliche Außendämmung verbietet und die aber trotzdem von innen gedämmt werden müssen, gibt es alleine in Deutschland zu Tausenden..

Eine wichtige Aufgabe in der Gesamtkonstellation des Hippokrates-Systems hat zudem der abschließende hoch effiziente diffusionsoffene Innenputz (z. B. Lehmputz), der seit Jahrtausenden eingesetzt wird, aber beim Hippokrates-System die besondere Aufgabe hat, das Kondensat – sobald es anfällt – in die Kalziumsilikatplatte abzuführen und von dort bei ausgestelltem System über Nacht wieder in den Raum zurückzuführen, was als Nebeneffekt das Phänomen der Verdunstungskälte zur Folge hat.
Schließlich ist zu betonen, dass das Hippokrates-System wegen seiner Niedrigtemperaturauslegung besonders gut für die Nutzung erneuerbarer Energien geeignet ist, die in Deutschland bestmöglich mit einer Erdwärmepumpe generiert werden kann. Auch hier gilt, dass die Erdwärmepumpe eine völlig eingeführte Technik ist, sie aber bei einer konventionellen Fußbodenheizung insbesondere bei großen Raumvolumina nicht eingesetzt werden kann.

Investitionskosten
Eine seriöse Aussage zu Kosten pro m² treffen zu können verbietet sich ohne Besichtigung des Objekts und Festlegung der bauseitigen Anforderungen und Anwendungsmöglichkeiten. Der Investitionsaufwand unterteilt sich zum einen in die Produktkosten, die überschlägig anhand der veröffentilchten Preislisten ermittelt werden können, und zum anderen in die handwerklichen Ausführungskosten, die in erheblichen Maße von bauseitigen Voraussetzungen abhängig sind. Ein aussagekräftiges und zugleich verbindliches Angebot kann Hippokrates GmbH erst dann abgeben, wenn eine eingehende Befassung mit dem Objekt stattgefunden hat.

Anders als Heizungs und/oder Kühlsysteme auf  Basis fossiler Energieträger zeichnet sich das Hippokrates-System dadurch aus, dass es infolge der hohen Ernergiekosteneinsparnis in der Lage ist, sich zu amortisieren . Die Armortisationszeit lässt sich anhand der Energiekosten vor Installation des Hippokrates-Systems im Vergleich zu den Energiekosten nach Installation problemlos berechnen. Dieses Amortisationspotential eröffnet zugleich die Möglichkeit, über Energiecontracting die Investitionskosten durch lngfristige Verträge mit Contractinggesellschaften zu finanzieren, indem die Finanzierungsraten ganz oder zu einem großen Teil aus der Energiekostenersparnis getragen werden.