Schwarze Oberflächen absorbieren sehr stark Wärmestrahlung, weiße reflektieren sie dagegen maximal. Das gilt natürlich auch für Dachflächen. Das Forschungsprojekt „Cool White“ zeigt, wie sich dieser Effekt nutzen lässt. Im Rahmen des Projekts wurden im afrikanischen Ruanda Schul- und Fabrikdächer mit weißen Spezialfarben gestrichen. Anschließend war es unter dem Dach und im Innenraum spürbar kühler.
Wo es eh schon heiß ist, wird die Klimaerwärmung zu einem besonders großen Problem: etwa in vielen Gebieten Afrikas. In Schulen oder Fabriken führt Hitze dazu, dass die Menschen sich krank fühlen und schlecht konzentrieren können. Klimaanlagen könnten helfen, benötigen aber sehr viel Strom. Kühlsysteme sind weltweit für fast 50 % des Stromverbrauchs und 10 % der Treibhausgasemissionen verantwortlich – Tendenz steigend.
Nachhaltige Lösung
Gefragt sind nachhaltigere Lösungen, um Gebäude effektiv zu kühlen, ohne die Erderwärmung dadurch weiter anzuheizen. Eine solche Lösung hat das Kooperationsprojekt „Cool White“ in Ruanda erprobt. Dabei ging es darum, den Kühlungseffekt weißer Farben auf Gebäudedächern über einen längeren Zeitraum zu messen. Im Rahmen des Projekts hat ein Team rund um den deutschen Malermeister Heiko Herzog die Dächer mehrerer Schul- und Firmengebäude in Ruanda mit drei unterschiedlich formulierten Farben jeweils weiß beschichtet.
Auf dem Dach des ruandischen Kaffee- und Teelieferanten Thousand Hills Products verwendete er zum Beispiel die Farbe eines ruandischen Herstellers, die mit gemahlenem Altglas gefüllt, elastisch eingestellt und dickschichtig aufgetragen wird. Ivan Shema, Eigentümer von Thousand Hills Products, äußerte sich anschließend sehr positiv: „Die Beschichtung auf unserem Dach ist wie Magie. Es ist kühler im Inneren des Gebäudes, es ist schallisolierend, und das Dach ist nicht mehr undicht.“
Um den Kühlungseffekt der weißen Farben quantitativ genauer zu ermitteln, zeichneten Forschende aus Deutschland, Ruanda und Südafrika vor und nach dem Dachanstrich etwa ein Jahr lang Temperatur- und Feuchtedaten auf. Die im Januar 2023 begonnenen Messungen erstreckten sich über mehrere Jahreszeiten – einschließlich längerer Regenzeiten. Auf deutscher Seite war dabei die Physikalisch-Technische Bundesanstalt involviert ( PTB ). Das ist das nationale Metrologieinstitut, das die Bundesregierung zu allen Fragen des Messwesens berät.
Deutlicher Kühlungseffekt
Mit den ermittelten Kühlungseffekten sind die PTB-Forschenden sehr zufrieden. Sie zeigen durchweg einen deutlichen Temperaturabfall nach dem weißen Anstrich. In einem der Fabrikgebäude etwa verringerten sich die tagsüber während der wärmsten sechs Stunden gemessenen Temperaturen direkt unter dem Dach um 9,2 °C (gemittelt über vier Monate). Im eigentlichen Innenraum betrug der Kühlungseffekt immer noch 2,3 °C.
An einzelnen Hitzetagen und bei bestimmten Gebäudedächern fiel der Effekt sogar noch viel größer aus. So ergab sich am 7. August 2023 bei einer Schule eine Temperaturverringerung um rund 20 °C. Während die Temperaturen unter dem ungestrichenen Schuldach 50,2 °C betrugen, zeigte das Thermometer unter dem gestrichenen Schuldach eine Temperatur von 29,7 °C.
Für die Arbeitsbedingungen bedeutet das einen doppelt positiven Effekt. Denn nicht nur die tatsächliche Raumtemperatur ist entscheidend, auch die deutlich geringere infrarote Wärmestrahlung von der Raumdecke beeinflusst das subjektive Temperaturempfinden positiv. „Passive radiativ kühlende Materialien ermöglichen es im Idealfall, selbst bei direkter Sonneneinstrahlung ohne zusätzliche Klimatisierung Temperaturen unterhalb der Umgebungstemperatur zu erreichen“, erläutert PTB-Wissenschaftler Albert Adibekyan. „Sie verdanken dies ihren optischen Eigenschaften, die Sonnenstrahlung sehr effektiv reflektieren und gleichzeitig Wärme durch das Infrarot-Transparenzfenster der Erdatmosphäre ableiten.“
Einfach – aber wirkungsvoll
PTB-Fachbereichsleiter Christian Monte bestätigt den Erfolg von „Cool White“: „Mit der Aufbringung von weißen Farben auf Dächern verbessern sich die Bedingungen für Schülerinnen und Schüler oder Arbeiterinnen und Arbeiter in Entwicklungs- und Schwellenländern entscheidend. Außerdem schafft der entstehende Kühlungseffekt ein hohes Potenzial für Energieeinsparungen, weil nicht notwendige Gebäudeklimatisierungen wegfallen.“
Die Cool-White-Lösung hat sich also als einfach, aber äußerst wirkungsvoll erwiesen. Zum Aspekt der Einfachheit gehört, dass die in Ruanda verwendeten Farben alle auch dort hergestellt werden oder zumindest problemlos verfügbar sind. Zudem können lokale Handwerksbetriebe die Materialien dank ihrer Beschaffenheit gut verarbeiten. Während der ersten Beschichtung hat Malermeister Herzog bereits zehn lokale Berufsschülerinnen und Berufsschüler geschult. Dieses Ausbildungsprogramm soll künftig intensiviert werden, damit einheimische Fachkräfte mit vor Ort erhältlicher Farbe möglichst viele Dächer und Flächen weiß streichen können.
Am Projekt „Cool White“ war auf deutscher Seite neben der PTB auch der Bundesverband für Großhandel, Außenhandel und Dienstleistungen (BGA) beteiligt sowie die im Auftrag des Bundesministeriums für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (BMZ) entsandten „Business Scouts for Development“ der Agentur für Wirtschaft und Entwicklung.
