Haustechnik und Bewehrung | © CONCRETE Rudolph
Wer klimagerecht bauen und wohltemperiert wohnen möchte, sollte beim Heizen und Kühlen auf innovative, überdurchschnittlich energieeffiziente Lösungen setzen. Zum Beispiel auf die thermische Bauteilaktivierung. Das Prinzip: Beton speichert thermische Energie. Um diese Eigenschaft aktiv zu nutzen, werden Rohrregister in Decken und Wände gelegt, durch die zum Heizen oder Kühlen wahlweise warmes oder kaltes Wasser strömt. Bisher selten genutzt, wird die Vorfertigung dieses Verfahren der Temperaturregulierung künftig befördern.
Massive Baustoffe wie Beton sind gute Wärmespeicher, sie sorgen für ein angenehmes Raumklima. Der Effekt ist schnell erklärt: Beton speichert die Kühle der Nacht und erwärmt sich durch die einwirkende Sonnenstrahlung im Laufe eines Tages nur langsam. Im Gebäude bleibt es dadurch selbst an heißen Tagen bis in den Nachmittag hinein angenehm temperiert. Geht die Sonne unter, gibt der Beton die tagsüber gespeicherte Wärme langsam wieder ab. Die Räume kühlen dadurch in der Nacht nicht übermäßig aus. Das Wohnklima bleibt angenehm.
Mit integriertem Skihütten-Effekt
Was bei Gebäuden aus Beton im Sommer ohne weiteres Zutun funktioniert, wird durch die thermische Bauteileaktivierung zum Ganzjahresvorteil. Dies gilt vor allem im Hinblick auf die Energieeffizienz: Denn anders als bei klassischen Radiatoren genügt zum Heizen – und auch zum effektiven Kühlen – schon ein geringer Temperaturunterschied zwischen thermisch aktiviertem Bauteil und Raumluft. Möglich macht dies die thermische Flächenwirkung, diese ist vergleichbar mit dem Skihütten-Effekt: Auf der Sonnenseite einer Skihütte sitzen die Menschen selbst bei Lufttemperaturen unter null Grad gerne draußen und haben es angenehm warm, weil die thermische Energie von der Hüttenwand großflächig abstrahlt.
Thermisch aktivierte Betondecken und -wände nutzen diesen Effekt der Flächenheizung bzw. Flächenkühlung. Vorteil: Für die gewünschte Wirkung muss die Temperatur der aktivierten Bauteile dank der großen Energieabstrahl- bzw. Energieaufnahmefläche nur geringfügig höher (Heizeffekt) oder niedriger (Kühleffekt) als die Raumtemperatur sein. Auf den Einsatz energieintensiver Klimaanlagen kann in der Regel komplett verzichtet werden.
Nutzung von thermoaktiven Bauteilsystemen | © InformationsZentrum Beton *
* Quelle: Wohnungsbau mit Betonfertigteilen. Entscheidungshilfe für Planerinnen und Planer. InformationsZentrum Beton. 2024 Download
Gut für Klima und Geldbeutel
Da schon geringe Temperaturunterschiede zwischen Baukörper und Raumluft ausreichen, um die gewünschte Wirkung zu erzielen, genügen für den Betrieb thermisch aktivierter Bauteile sehr geringe Vorlauftemperaturen. Entsprechend gering fallen die laufenden Energiekosten für eine solche Lösung aus. Erst recht, wenn die benötigte Wärme nicht mithilfe einer fossilen Heizung, sondern mittels Wärmepumpe erzeugt werden.
Hinzu kommt, dass infolge des Klimawandels auch in unseren Breitengraden das aktive Kühlen von Innenräumen an Bedeutung gewinnt. Geschieht dies mithilfe klassischer Klimaanlagen, fallen hohe Energiekosten an. Das Kühlen über eine thermisch aktivierte Klimadecke ist wesentlich günstiger. Sprich: Der Einbau von Klimadecken und -wänden ist im Vergleich zum Einbau einer modernen Fußbodenheizung mit Wärmepumpenbetrieb zwar geringfügig teurer, spart im laufenden Betrieb aber viel Geld – insbesondere, wenn damit auch noch der Einbau und Betrieb einer Klimaanlage entfallen.
Hinzu kommen weitere Gründe, aus denen thermisch aktivierte Betonbauteile einer Fußbodenheizung überlegen sind: Bei Fußbodenheizungen steigt die Heizwärme von unten nach oben auf. Dies wirbelt Staub auf und beeinträchtigt das Wohnklima. Im Sommer wäre das Kühlen zwar theoretisch auch mit einer Fußbodenheizung möglich, aber unangenehm, da der Boden fußkalt würde. Zudem werden die Heizregister bei einer Fußbodenheizung direkt auf dem Betonboden verlegt, dies verringert die Geschosshöhe.
Vorfertigung als Effizienzbooster
Kurzum: Für Gebäude mit Wärmepumpenheizung sind Klimadecken und -wände schon bei klassischer Bauweise eine interessante Alternative zur Fußbodenheizung. Funktional noch besser und wirtschaftlich effizienter ist die Technik, wenn die thermisch aktivierten Bauteile aus der Vorfertigung kommen. Die Gründe dafür?
In Ortbetondecken werden die Rohrregister aus statischen Gründen mittig integriert und mit Beton vergossen. Das ist zeit- und arbeitsaufwendig und erhöht die Baukosten. Bei der Herstellung von Spannbeton-Fertigdecken können die Rohrregister dagegen sicher im unteren Plattenspiegel der Decke angeordnet werden, sie liegen nur wenige Zentimeter unter dem Deckenabschluss unter der Bewehrung. Das erhöht die Kühl- und Heizleistung auf der Raumzugewandten Seite und verbessert die Energieeffizienz des Gebäudes. Wichtig dafür ist, dass thermisch aktivierte Bauteile nach außen hin über eine gute Wärmedämmung verfügen. Auch diese entsteht in der Vorfertig präzise und wirtschaftlich unter kontrollierten Werksbedingungen.
Gut zu wissen: Anders als bei der Ortbeton-Bauweise lassen sich in der Vorfertigung nicht nur Decken, sondern auch Wände problemlos thermisch aktivieren. Die montagefertigen Elemente werden beim Einbau einfach miteinander verbunden, sie verfügen dafür über entsprechende Anschlussverbindungen. Die gesamte Konstruktion hat zudem den Vorteil, dass die Lasten im Vergleich zu einer Ortbetondecke stark reduziert werden können. Auch dies erhöht noch mal die Wirtschaftlichkeit.
Vorteile thermisch aktivierter Betonbauteile
- Die Gebäudemasse wird als thermischer Speicher genutzt
- Erneuerbare Energien sind nutzbar
- Kein Verlust bei der Geschosshöhe
- Überschaubare Investitionskosten, geringe Betriebskosten
- Nur ein System fürs Heizen und Kühlen
- Geringe Temperaturdifferenz zwischen Betonoberfläche und Luft
- Geringer Temperaturgradient im Raum und in der Konstruktion
- Heizen und Kühlen erfolgt über Abstrahlung (Skihütten-Effekt)
- Weniger Luftbewegung als in klassisch klimatisierten Räumen
