Betonkernaktivierung

Nutzung von thermoaktiven Bauteilsystemen

Die Betonkernaktivierung wird meist wie folgt definiert: Ein direkt eingebautes Energieverteilsystem zur Nutzung der Speicherfähigkeit von Betondecken zum Kühlen beziehungsweise Wärmen von mehrgeschossigen Gebäuden.
Umweltenergie hat ein niedriges Temperaturniveau. Durch die niedrige erforderliche Vorlauftemperatur ist die Betonkernaktivierung das ideale System zur Nutzung von Umweltenergie in Verbindung mit der Wärmepumpe.
Bei der thermischen Bauteilaktivierung werden die Gebäudemassen zur alleinigen oder ergänzenden Raumheizung bzw. -kühlung verwendet. In den Massivdecken oder gelegentlich auch in den Massivwänden, werden Rohrleitungen, (meist Kunststoffrohre, aber auch Kapillarrohrmatten) verlegt. Durch diese Rohre fließt Wasser als Heiz- bzw. Kühlmedium. Seltener wird Luft als Medium genutzt. Die gesamte durchflossene Massivdecke bzw. -wand wird dabei als Übertragungs- und Speichermasse thermisch aktiviert: Über seine gesamte Fläche nimmt oder gibt das massive Bauteil die Wärme auf oder ab. Aufgrund der vergleichsweise großen Übertragungsfläche können die Systemtemperaturdifferenzen niedrig bleiben, während bei einer Zentralheizung, deren Heizkörper eine wesentlich kleinere Übertragungsfläche bieten, das Wasser stark aufgeheizt werden muss.
Aufgrund dieser geringeren Vorlauftemperaturen können zum Heizen z.B. Wärmepumpen effizient eingesetzt werden.
Zum Kühlen eignen sich Umweltenergien, wie freie Rückkühlung, Sohlplattenkühlung oder Grundwasserkühlung. Das massive Bauteil nimmt die Wärme vom Medium oder vom Raum auf, speichert sie und gibt sie zeitversetzt an den Raum oder das Medium weiter. Es kommt also zu einer Phasenverschiebung in der Heizkurve zwischen Energieerzeugung und -abgabe. Lastspitzen werden abgesenkt und teilweise verschoben hin zu Zeiten, in denen keine Raumnutzung vorliegt.
Die Bauteile wirken als Strahlungsheizung (oder Wärmewellenheizung) bei der die überwiegende Wärmeabgabe durch Wärmestrahlung (Infrarotstrahlung) erfolgt. Die im Raum befindlichen Körper werden unmittelbar erwärmt. Diese Art der Wärmeübertragung benötigt kein Medium und funktioniert auch im Vakuum. Bei der Wärmeübertragung per Konvektion (normaler Heizkörper) muss dagegen die Raumluft erwärmt werden, die dann wiederum die im Raum befindlichen Körper erwärmt. Durch Aufheizen/Aufsteigen der Luft am Heizkörper und Abkühlen/Absinken im Raum folgt zwangsweise eine walzenförmige Luftzirkulation im Raum (Staubwalze).
Die Regelung der Thermoaktiven Decke erfolgt über den Selbstregeleffekt, wodurch der Aufwand an Regeltechnik erheblich reduziert wird.
Betondecken mit Rohrregistern nahe der Betonoberfläche statt im Kern bezeichnet man als Oberflächennahe Betonkernaktivierung. Der Speichereffekt ist umso höher, je weiter die Rohre von der Deckenunterkante entfernt sind, weshalb die Rohre in der Mitte der Decke (im Kern) positioniert werden, was den zusätzlichen Vorteil der ungestörten Lage im bewehrungsfreien Teil des Deckenquerschnitts hat. Die Kernlage erhöht allerdings auch die Trägheit der Systeme: Die Wirkung tritt mit zeitlicher Verzögerung ein. Die Oberflächennahe Betonkernaktivierung reagiert dagegen wesentlich schneller.

Siehe auch

• thermische Behaglichkeit

Literatur

• Middel, Matthias M.; Büchel, Rainer: Energieeffizienz im Wohnungsbau. BetonMarketing Deutschland GmbH, Erkrath 2013
• Middel, Matthias M.; Büchel, Rainer: Energiedesign moderner Gebäude mit Betonkernaktivierung. In greenbuilding 11/2014 S. 10-15