Kurzfassung
Wenn Menschen beheizbare Kleidung tragen, kann die Innenraumtemperatur gesenkt werden. Dadurch kann der Energiebedarf von Gebäuden massiv reduziert werden. Die Kleidung soll aber nicht – wie bei am Markt verfügbaren Systemen – blind aufgewärmt werden, sondern die Haut des Menschen soll sich in der Kleidung ganzheitlich wohlfühlen. Das System soll so komfortabel sein, dass Klimaschutz keinen Verzicht bedeutet.
Motivation
Im Hinblick auf den Klimawandel stellt der steigende Energieverbrauch die Menschheit vor eine schwierige Aufgabe. Der größte Teil des Energieverbrauchs von Gebäuden entfällt auf die Regulierung der Temperatur des Innenraums [1]. 20 – 40 % des Energieverbrauchs in der Europäischen Union entstehen durch Gebäude. Die Hälfte dieser Energie wird für das Heizen und Kühlen der Gebäude benötigt. In Deutschland betrug 2018 der Endenergieverbrauch aller privaten Haushalte 644 TWh. 67,6% der Energie wurde für die Heizung von Räumen verwendet.
Der notwendige Energiebedarf von optimal gedämmten Neubauten ist mittlerweile so gering, dass er unproblematisch ist. Es gibt aber sehr viele Bestandsgebäude, bei denen der Energiebedarf nur mit unverhältnismäßigem Aufwand ausreichend stark reduziert werden kann, damit wir der Klimakatastrophe entkommen können. Diese Gebäude werden in absehbarer Zeit nicht alle thermisch saniert werden. Abgerissen und neu gebaut werden sie in den nächsten 20 Jahren auch nicht alle.
Anforderungen
Welche Temperatur sollten Gebäude aufweisen? Die Gebäude brauchen eine minimale Innentemperatur, damit sie nicht beschädigt werden. Wasser in Rohrleitungen darf nicht gefrieren und an empfindlicher Elektronik sollte kein Wasser kondensieren. Bereits bei einer Absenkung der Temperatur von Innenräumen auf 15°C oder 12°C könnte der Energiebedarf der Menschheit massiv gesenkt werden.
Wir heizen und kühlen Räume, damit wir uns darin thermisch wohlfühlen. Das Wohlbefinden hängt aber nicht nur von der Temperatur ab. Durch das Heizen wird u. A. die Luftfeuchtigkeit in einen unangenehmen Bereich verschoben, weshalb wir geheizte Räume regelmäßig lüften müssen. Wir wollen nicht ständig schwitzen oder frieren.
Der thermische Komfort hängt nicht nur von der Lufttemperatur des Raumes ab. Er wird vor allem durch die Isolation durch Kleidung beeinflusst. Es ist auch möglich, lokal an der Haut zu Heizen. Dies wird über beheizbare Kleidung oder beheizbare Tische und Stühle realisiert. Wir tragen in Innenräumen keine Winterjacken, weil die Innenräume ja beheizt sind. Mehr Isolation ist also nicht notwendig.
Würden wir den Klimawandel ernsthaft in die Überlegung einbeziehen, müssten wir alle Heizungen sofort auf ein Minimum runterdrehen und das Tragen von Winterjacken in Innenräumen wäre Pflicht. Es gibt aber bessere Lösungen, die auch modische Erwägungen berücksichtigen. Eine Absenkung der Raumtemperaturen gelingt besser, wenn es keine ideologische Entscheidung oder eine erzwungene Entscheidung ist, sondern wenn die Menschen Vorteile dadurch haben.
In einem beheizten Gebäude fühlen sich die Menschen nicht vollständig wohl. Sie sind Heizungsluft nur so sehr gewohnt, dass sie das kaum noch bemerken. Die als optimal wahrgenommene Temperatur ist von Mensch zu Mensch unterschiedlich. Sie variiert auch bei einem Menschen von Tag zu Tag, denn sie ist von vielen Parametern abhängig. Wäre die lokale Temperatur rund um den Menschen individuell einstellbar, könnte die restliche Raumluft auf andere Parameter wie z. B. die Luftfeuchtigkeit optimiert werden. Das Wohlbefinden würde steigen und der Energiebedarf gleichzeitig sinken.
Kleidung liegt unmittelbar an der Haut an. Eine entscheidende Frage lautet, wie sich eigentlich die Haut bei unterschiedlichen Heizkonzepten fühlt. Wie fühlt sie sich bei nahezu vollständiger Isolation, wenn immer die gleiche Luft an der Haut eingeschlossen ist? Wie bei stetigem Luftzug mit temperierter Luft? Was passiert mit Gerüchen, die die Haut absondert? Wo muss aktiv gelüftet werden, wo Luftaustausch vermieden werden? Hier kommt der Parameter soziale Akzeptanz ins Spiel. Niemand würde Kleidung tragen, in der er oder sie unangenehm riecht oder ständig schwitzt.
Aktuell wählen wir Kleidung vor allem aus modischen Gesichtspunkten aus. Kleidung ist ein Aushängeschild, sie transportiert oft Aussagen über Wohlstand, Status oder Ideologie. Modische Aspekte sollten also berücksichtigt werden – was immer das konkret bedeutet.
Folgende Parameter sind für Kleidung wichtig, insbesondere für elektrisch beheizbare Kleidung: Haltbarkeit (Korrosionsschutz, Dehnbarkeit, mechanische Stabilität), Sicherheit (Berührschutz, Akku-Sicherheit), Wärme-Energie-Effizienz, Komfort (Ganzheitlicher Haut-Komfort), Wartung (Reinigung, Austausch von Komponenten) und Mode/Stil.
Das Ziel ist eine Lösung, die ganzheitlich das Wohlbefinden steigert. Wege dazu sind, Wärme und Kälte auf anderen Wegen als über die Umgebungsluft bereitzustellen. Die Kleidung bekommt die Aufgabe, die lokale Temperatur individuell optimal einzustellen. Das geht über Isolation und das Zuführen von Wärme / Kälte z. B. über elektrische Heizelemente. Dabei konzentrieren wir uns zunächst auf einfache Anwendungsfelder. Am einfachsten sind Büros, denn in denen sind einige Parameter sehr vorteilhaft.
1. In Büros wird kein Sport getrieben. Normalerweise ist die körperliche Anstrengung sehr gering. Damit entfällt ein Parameter, der massiven Einfluss auf die optimale Temperatur der Luft hat, die unmittelbar am Körper anliegt.
2. In Büros sind alle Menschen ähnlich gekleidet. Die Kleidung ist nicht funktional, sondern nur modischen Aspekten untergeordnet. Sie ist stark von Vorgaben geprägt und wenig individuell.
3. Wir verbringen etwa 8 Stunden pro Tag in Büros. Das ist ca. 50% der Zeit, in der wir nicht schlafen. Weil Schlafzimmer wenig beheizt sind, sind das 50% der Zeit, in der wir in beheizten Räumen verbringen. Die Wirkung auf den gesamten Energiebedarf ist also hoch, wenn die Temperatur von Büros gesenkt wird.
4. Arbeitgeber können eine klimafreundliche Innentemperatur zentral verordnen. Die Maßnahmen hängen nicht von der individuellen Bereitschaft der Mitarbeiter zum Klimaschutz ab.
5. Arbeitgeber können die Kosten der dafür notwendigen Kleidung tragen, so dass keine sozialen Probleme entstehen.
6. In Büros wird sehr viel im Sitzen an Tischen gearbeitet. Lokale Wärmequellen in Tischen und Stühlen wirken eine relativ lange Zeit auf die Mitarbeiter. Es ist überall Strom mit hoher Leistung an Steckdosen verfügbar, so dass weitgehend auf Batterien verzichtet werden kann.