Elefanten als Vorbild effizienter Klimaanlagen und Hausfassaden

Der Elefant trägt seine Klimaanlage am Kopf. Seine großen Ohren sind von zahlreichen Adern durchzogen. Wenn das große Tier damit wedelt, und das tut es fast immer, kühlt es sein Blut. Schwitzen, was den gleichen Effekt hat, kann er aus biologischen Gründen nicht. Und Wasser ist längst nicht immer da. Forscher der Ingenieurschule der Drexel University in Philadelphia im US-Bundesstaat Pennsylvania haben die tierische Klimaanlage genau studiert und in wesentlichen Teilen nachgebaut. Sie stellen Baumaterial her, das knapp unter der Oberfläche von zahlreichen Kanälen durchzogen ist. Diese entsprechen den Adern in den Elefantenohren. Aus diesem Material bauen sie die Wände von Wohn- und Bürogebäuden.

Paraffin statt Blut in den dünnen Kanälen

Statt Blut befindet sich in den dünnen Kanälen ein so genanntes Phasenwechselmaterial, Paraffin beispielsweise. Nachts, wenn es kühler ist, ist es flüssig. Durch Erwärmung mit den Infrarotstrahlen der Sonne verflüssigt es sich, es geht in eine andere Phase über. Dabei speichert es die einfallende Wärme, sodass ein großer Teil davon nicht ins Innere gelangt. Die erfreuliche Folge: Die Klimaanlage muss nicht so hart arbeiten, verbraucht also weniger Strom, was Kosten spart. Die Umwelt profitiert davon, weil es weniger Emissionen gibt.

Wenn die Sonne untergeht wird das Paraffin langsam wieder fest und gibt seine Wärme an das Baumaterial ab, sodass weniger Wärmeenergie von drinnen nach draußen fließt. Das wiederum spart Heizkosten ein.

„Schauen Sie sich an, wie unser Kreislaufsystem zur Temperaturregulierung eingesetzt wird“, sagt Amir Farnam, Assistenzprofessor für Bauingenieurwesen. „Wenn es heiß ist, fließt das Blut an die Oberfläche. Wir werden vielleicht ein wenig rot im Gesicht und beginnen, über unsere Drüsen zu schwitzen, wodurch wir durch einen Phasenwechselprozess – die Verdunstung des Schweißes – abgekühlt werden. Beim Elefanten sind es die Ohren. Das ist ein sehr effektiver, natürlicher Prozess, den wir in Baustoffen nachbilden.“

Elefanten lieferten auch schon ein Vorbild für den Bau von Fassaden. Bereits im Jahr 2023 haben Architektinnen und Architekten eine Möglichkeit gesucht, Fassaden von Häusern so zu gestalten, dass der sogenannte Hitzeinsel-Effekt abgemildert werden kann. Hier diente die faltige Haut der Elefanten als Vorbild. Elefanten schwitzen nicht. Anstatt jedoch Hautzellen aufgrund permanenter Sonneneinstrahlung zu verlieren, schieben diese sich übereinander.