Bauteilaktivierung

Heizen und Kühlen mit geringer Temperaturdifferenz

Als thermische Bauteilaktivierung oder auch Betonkerntemperierung (BKT) werden Heiz- oder Kühlsysteme bezeichnet, bei denen wasserführende Rohrleitungen durch Wände, Decken oder Böden führen und die Speichermassen dieser Bauteile zur Temperaturregulierung nutzen.

Verlegung von Rohrregistern, durch die je nach Bedarf warmes Wasser zum Heizen oder kaltes zum Kühlen geleitet wird.
Betonkernaktivierung bei einem Bauprojekt in den Niederlanden
Schema: Die Systeme eignen sich im Neubau sowohl zur alleinigen als auch zur ergänzenden Raumheizung bzw. -kühlung.

Durch die im Vergleich zu konventionellen Heizkörpern wesentlich größeren Übertragungsflächen geben die Systeme bereits bei geringen Über- bzw. Untertemperaturen des Heiz- oder Kühlwassers (18° bis 22°C bzw. max. 27° bis 29°C) nennenswerte Leistungen an den Raum ab. Also kann mit regenerativ bereitgestellter Wärme und Kälte geheizt und gekühlt werden, z.B. mit Geothermie. Im Sommer ist die Umweltenergie direkt zu verwenden, lediglich zur Verteilung der Kühlenergie muss zusätzlich Energie aufgewendet werden. Im Winter erhöht eine Wärmepumpe die vorhandene Temperatur der Umweltenergie auf das benötigte höhere Niveau.

Anwendungsbereiche
Die Systeme eignen sich im Neubau sowohl zur alleinigen als auch zur ergänzenden Raumheizung bzw. -kühlung. Soll das Gebäude ausschließlich über Betonkerntemperierung beheizt und gekühlt werden, müssen Architektur, Bauphysik und Gebäudetechnik optimal aufeinander abgestimmt und Heiz- und Kühllast konsequent begrenzt sein. Denn die Leistung der BKT ist aufgrund der geringen Temperaturdifferenz zwischen dem Heiz- oder Kühlmedium und der Raumtemperatur begrenzt – trotz der großen Wärme übertragenden Flächen. Die Betondecken sollten nicht verkleidet bzw. abgehängt sein, um den Wärmeaustausch mit dem Raum zu gewährleisten.

Für Altbauten kommt eine einbetonierte BKT in der Regel nicht in Frage. Nachrüstsysteme, wie z. B. Fußbodenheizungen oder unter Decken eingeputzte Kapillarrohrmatten, bewirken einen ähnlichen Effekt.

Regelung
Durch den geringen Unterschied zwischen Bauteiloberflächen- und Raumtemperatur entsteht ein wirkungsvoller Selbstregeleffekt: Liegt die Raumtemperatur über der Deckenoberflächentemperatur, so wirkt das Bauteil als Flächenkühlung, im umgekehrten Fall dagegen als Flächenheizung. Dies ist besonders in der Übergangsjahreszeit effektiv.

In Gebäuden mit Betonkerntemperierung als alleiniges Heiz- und Kühlsystem kann die Raumtemperatur allerdings nicht individuell oder schnell angepasst werden. Weil die Raumtemperaturen auch durch die Nutzung beeinflusst werden, etwa durch interne und solare Lasten, ist ein vorausschauendes Wärme- oder Kälte-Beladungsmanagement notwendig. Lastspitzen lassen sich gegebenenfalls auch über eine Lüftungsanlage ausgleichen.

Planung und Bau
Für die BKT kann das Gebäude in Zonen unterteilt werden, um die verschiedenen Bereiche je nach Anforderung temperieren zu können. Die Zonen sind nach Orientierung, Geschoss, Nutzung oder Fassadenkonzeption zu unterscheiden und je nach Bedarf mit variierenden Vorlauftemperaturen und zu verschiedenen Beladezeiten zu regulieren. BKT-Systeme werden am besten mithilfe einer thermischen Gebäude- und Anlagensimulation ausgelegt. Die Verlegung der Rohrleitungen bei der Betonkerntemperierung ist in den Ablauf der Schalungs-, Bewehrungs- und Betonierarbeiten zu integrieren. In Abständen von 10 bis 30 cm werden die Rohre meist innerhalb der statisch neutralen Zone der Betondecke mäander- oder spiralförmig verlegt und einbetoniert.

Die Bauteilaktivierung ist nicht identisch mit der Bauteiltemperierung, die z.B. bei Modernisierungen nachträglich als Rohrsystem an Innenwänden verlegt wird.

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