Der Planungsleitfaden "Energiespeicher Beton" des österreichischen Ministeriums für Verkehr, Innovation und Technologie bestätigt, dass wir mit unserem LLH Haussystem bereits heute Häuser der Zukunft bauen können.
Denn die Firma Leuthe hat seit 2012 schon mehrfach Häuser mit Thermischer Bauteilaktivierung („Heizen und Kühlen mit Beton“) gebaut und freut sich darauf dieses nachhaltige System auch mit Ihnen umzusetzen. Es eignet sich gleichermaßen für Wohnhäuser und Bürogebäude.
Der Planungsleitfaden informiert über die Möglichkeiten der alleinigen Beheizung und Kühlung kleinvolumiger Wohnbauten mittels Thermischer Bauteilaktivierung (TBA). Dazu werden konkrete Anleitungen in Hinblick auf die Planung von Wohnhäusern mit thermisch aktivierten Betondecken gegeben.
Die folgenden Auszüge aus dem Planungsleitfaden des Technologieprogramms „Haus der Zukunft“ und „Stadt der Zukunft“ erläutert die Vorteile und Voraussetzungen für die Nutzung der Betondecken als Energiespeicher.
Aus dem Vorwort von Mag. Jörg Leichtfried , Österreichischer Bundesminister für Verkehr, Innovation und Technologie:
Wir leben in einer Zeit, die zunehmend urban geprägt ist. Die Zukunft unserer Kinder wird noch städtischer aussehen. […] Deshalb ist es unumgänglich, dass die Ballungszentren möglichst saubere Energie produzieren und konsumieren.
Städte sollen künftig nachhaltiger strukturiert sein – weg von der Zersiedelung hin zur Nachverdichtung – und sie sollen mit ihrer Energie auch besser haushalten, zum Beispiel indem sie Energie auf nachhaltige Weise selbst generieren. Dieser Trend fließt immer mehr in die Paradigmen der Stadtplanung ein, etwa in Form von fassadenintegrierten Solarkollektoren, Passivhaus-Bauweisen und Photovoltaik-Modulen für Gebäude.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Stadt als Energieschwamm zu begreifen. Das heißt, Städte als eine Art Akku zu benützen, die Energie für längere Zeit speichern können. […] Im Rahmen des Programms „Haus der Zukunft“ wurden zur Forschungsfrage „Heizen und Kühlen mit Beton“ (Thermische Bauteilaktivierung) erfolgreiche Projekte durchgeführt.
Der vorliegende Planungsleitfaden fasst die Erkenntnisse aus diesen Forschungsprojekten zusammen und zeigt im Detail, wie Energie in massiven Bauteilen über längere Zeit gespeichert und zu beliebigen Zeitpunkten wieder abgerufen werden kann. Diese Innovation ist sehr wirtschaftlich und energieeffizient […] setzt sie doch wichtige Schritte in die richtige Richtung, um künftig die Energieversorgung für ganze Stadtteile umweltfreundlich zu organisieren. Dem Ziel, Städte nachhaltiger zu gestalten, zu planen und zu bauen, sind wir mit dieser besonderen Leistung mit Sicherheit nähergekommen.
Aus dem Vorwort von Mag. Jörg Leichtfried , Österreichischer Bundesminister für Verkehr, Innovation und Technologie:
Aus dem Vorwort von Baurat h.c. Bmstr. Dipl. Ing. Felix Friembichler, Projektleiter:
Ein sehr wirkungsvoller Ansatz zur Steigerung der Energieeffizienz von Gebäuden ist die intelligente Nutzung von tragenden Bauteilen aus Beton zur Einlagerung von thermischer Energie. In großflächige Bauteile aus Beton wie Geschoßdecken wird ein Rohrsystem zur Durchleitung eines Wärmeträgers eingelegt, mit dessen Hilfe man die Temperatur in den angrenzenden Räumen steuern kann. Im Bauwesen ist dieses System unter dem Begriff „Thermische Bauteilaktivierung“ (TBA) bekannt.
Die Zusammenführung der energetischen Vorteile von hoch gedämmten Gebäuden mit der Möglichkeit der thermischen Bewirtschaftung der tragenden Struktur von Bauwerken eröffnet eine neue Dimension des energieeffizienten Bauens. Von den Vorteilen der TBA herausragend zu nennen ist der während des gesamten Jahres sichergestellte thermische Komfort im Inneren der Gebäude. Begleitet wird dieser für die Wohnqualität positive und für die Gesundheit der Bewohner sehr förderliche Aspekt selbstredend von hoher Energieeffizienz, von einer optimalen Nutzung des Potentials erneuerbarer Energien sowie von einfachen, kostengünstigen haustechnischen Anlagen.
Mit dem Planungsleitfaden wird die Thermische Bauteilaktivierung auf einfache und verständliche Weise einem breiten Kreis von Interessenten zugänglich gemacht. Der Inhalt des Planungsleitfadens ist auf die Bedürfnisse von Planern, von Bauausführenden und auf die Wissensvermittlung zur Aus- und Weiterbildung konzipiert.
Der Planungsleitfaden behandelt Fragen der Bauphysik, der Konzeption von Gebäuden, der zugehörigen Haustechnik und deren Regelung ebenso wie Überlegungen zur Energieversorgung. Breiter Raum wird der Berechnung der Komponenten der TBA gewidmet. Zur Veranschaulichung der dargestellten theoretischen Abhandlungen ist abschließend der in einzelnen Schritten nachvollziehbare Nachweis der richtigen Auslegung der TBA für ein jüngst realisiertes Einfamilienhaus dargestellt.Ermutigt durch die positiven Erfahrungen beim Bau von Einfamilien- und Reihenhäusern wollen wir im nächsten Schritt den Einsatz der TBA für den großvolumigen Wohnbau anstoßen. Zu den schon bekannten Vorteilen der TBA gesellen sich in Ballungsräumen interessante Möglichkeiten beim Transport und bei der Speicherung von Wärme.
Aus dem Vorwort von Baurat h.c. Bmstr. Dipl. Ing. Felix Friembichler, Projektleiter:
Der Planungsleitfaden "Energiespeicher Beton" informiert über die Möglichkeiten der alleinigen Beheizung und Kühlung kleinvolumiger Wohnbauten mittels Thermischer Bauteilaktivierung (TBA). Dazu werden konkrete Anleitungen in Hinblick auf die Planung von Wohnhäusern mit thermisch aktivierten Betondecken gegeben.
Die Thermische Bauteilaktivierung
Eine wichtige Eigenschaft der TBA besteht darin, dass mit dieser nicht nur geheizt, sondern auch gekühlt werden kann. Die Möglichkeit zum Kühlen erweist sich bereits jetzt – auch bei Wohngebäuden – als wertvoller, vielfach auch notwendiger Beitrag für die Sicherstellung eines über das ganze Jahr gesicherten hohen thermischen Komforts. Vor dem Hintergrund des derzeit ablaufenden Klimawandels wird die Bedeutung dieser Thematik bereits in naher Zukunft stark ansteigen. Die ganzjährige Temperierung von Wohngebäuden mittels TBA kann damit als wichtiger Bestandteil von Planungsansätzen in Bezug auf zukunftsgerechtes Bauen eingeordnet werden.
| TBA ermöglicht zukunftsgerechtes Bauen. << |
Als TBA werden Systeme zum Heizen und Kühlen von Räumen bzw. ganzen Gebäuden bezeichnet, deren Besonderheit darin besteht, dass die Heiz- bzw. Kühlregister im Zuge der Errichtung des Gebäudes in Bauteile einbetoniert werden. Aufgrund der üblicherweise sehr großen Registerflächen wird ein solches Heiz- und Kühlsystem in die Kategorie „Flächenheizung“ eingestuft.
Da die Wärmeabgabeleistung eines Heizkörpers bei gleich gehaltener Heizmitteltemperatur näherungsweise zur Heizkörperfläche proportional ist, kann bei einer Flächenheizung die notwendige Heizleistung mit Heizmitteltemperaturen erreicht werden, die nur wenig über der Solltemperatur der zu beheizenden Räume liegt.
Die Bauteilaktivierung stellt insofern eine besondere Art der Flächenheizung dar, als die Heizregister einbetoniert und damit von Beton – einem gut wärmeleitenden und sehr gut wärmespeichernden Material – umgeben sind.
Der Energiespeicher Beton
Die gute Wärmeleitfähigkeit von Beton sorgt dafür, dass die Wärme ohne großen Widerstand und damit rasch vom Rohrregister in die thermisch aktivierte Decke eindringen kann. Die sehr gute Wärmespeicherfähigkeit von Beton bewirkt zudem, dass dem „Heizkörper“ – also der thermisch aktivierten Betondecke – relativ große Wärmemengen zugeführt werden können, ohne dass dadurch seine Temperatur stark erhöht wird. Dies ist für die TBA insofern von besonderer Bedeutung, als der thermische Komfort im beheizten Raum maßgeblich von den Temperaturen der dem Raum zugewandten Oberflächen bestimmt wird. Stark unterschiedliche Oberflächentemperaturen, wie sie z. B. bei konventionellen Heizkörpern mit Vorlauftemperaturen um und über 50 °C zwangsläufig auftreten, haben eine negative Auswirkung auf die Behaglichkeit im Raum. Große, moderat beheizte Flächen, wie z. B. eine thermisch aktivierte Decke, sorgen hingegen für nahezu einheitliche innere Oberflächentemperaturen der raumbildenden Bauteile und garantieren damit besten thermischen Komfort.
| TBA stellt hohen thermischen Komfort sicher. << |
Die Wärmespeicherfähigkeit von Baukonstruktionen aus Beton
Die Wärmespeicherfähigkeit einer Baukonstruktion hängt neben deren Bauteildicke von der Wärmeleitfähigkeit, der spezifischen Wärmekapazität und der Massendichte des Baumaterials ab. Als Besonderheit von Beton sind in diesem Zusammenhang dessen hohe Massendichte und die sehr gute Wärmeleitfähigkeit zu nennen. Aufgrund der hohen Massendichte ist Beton ein sehr guter Wärmespeicher. Die gute Wärmeleitfähigkeit sorgt dafür, dass die Wärme relativ rasch in diesen Speicher einzudringen vermag.
Im Vergleich zu Beton hat z. B. Vollholz eine sehr viel höhere spezifische Wärmekapazität, aber eine doch deutlich kleinere Massendichte. Als Wärmespeicher wäre eine Wand aus Vollholz einer Betonwand gleicher Dicke fast ebenbürtig. Der große Unterschied ergibt sich aber dadurch, dass die Wärmeleitfähigkeit von Beton mit λ = 2,0 Wm-1K‑1 um eine Größenordnung höher ist als jene von Holz (λ = 0,13 Wm-1K‑1). Zum Eindringen in die Baukonstruktion bzw. zum Ableiten aus der Baukonstruktion benötigt die Wärme im Fall von Vollholz somit ungleich länger als im Fall von Beton oder Stahlbeton. Bauteile mit hoher Wärmespeicherfähigkeit und guter Wärmeleitfähigkeit bewirken eine Verkleinerung der Temperaturschwankungen im Raum. Sie wirken dämpfend auf die Tagesschwankungen der Raumtemperatur und verhindern kurzzeitige Temperaturspitzen.
| Bauteile aus Beton verhindern Temperaturspitzen sehr effektiv. << |
Die Decke als thermisch aktives Bauelement zum Heizen und Kühlen
Die thermische Aktivierung von Decken wird seit langer Zeit erfolgreich vor allem in Bürobauten zur Abfuhr überschüssiger Wärme – also für Kühlzwecke – verwendet. Die Planungsanleitungen in diesem Leitfaden widmen sich der Thematik, wie dieses bewährte System nicht nur zur Kühlung, sondern auch zur Beheizung von Gebäuden verwendet werden kann. Der Fokus wird hierbei vorerst auf kleinvolumige Wohnbauten gelegt.
Dass es von Vorteil ist, mit ein und demselben System sowohl heizen als auch kühlen zu können, liegt auf der Hand. Beim Wohnbau stellt sich allerdings die Frage, ob das Potential der TBA zur Kühlung überhaupt benötigt wird. Nach wie vor wird ja von Seiten der einzuhaltenden Normen gefordert, dass in Wohngebäuden auch während sommerlicher Hitzeperioden angenehme innenklimatische Bedingungen ohne jegliche Kühlung zu gewährleisten sind. Bereits heute ist jedoch kritisch zu hinterfragen, ob dieser Forderung in der Realität noch entsprochen werden kann. Der explosionsartige Anstieg beim Verkauf von Kühlgeräten spricht jedenfalls dagegen.
Zukunftsorientiertes Planen und Bauen mit Thermischer Bauteilaktivierung
Da aus jetziger Sicht nicht absehbar ist, dass der derzeit ablaufende Klimawandel gestoppt oder auch nur verlangsamt werden kann, muss in der Gebäude- und Haustechnikplanung bereits jetzt – ähnlich wie bei anderen Thematiken, wie z. B. der Land- und Forstwirtschaft, der Wasser- und Energieversorgung, dem Fremdenverkehr etc. – auf die uns in näherer Zukunft erwartenden außenklimatischen Verhältnisse bewusst und ernsthaft eingegangen werden. Vor diesem Hintergrund etabliert sich die TBA als System, das heizen und auch kühlen kann, als wichtiger Teil zukunftsorientierten Planens und Bauens.
Die thermische Aktivierung von Geschoßdecken eröffnet sowohl bautechnisch als auch bauphysikalisch Vorteile, die bewusst genutzt werden sollten. Auf bautechnischer Seite hat sich gezeigt, dass der Einbau von Heiz- und Kühlregistern in die Decke rasch, unkompliziert und damit kostengünstig möglich ist. Aus bauphysikalischer Sicht ist es wichtig, dass die thermisch aktivierten Oberflächen tunlichst frei an den zu konditionierenden Raum grenzen und nicht durch wärmedämmende Schichten abgeschirmt werden. Bei der Decke ist dies leicht umsetzbar.
Bei thermischer Aktivierung von Geschoßdecken zwecks Beheizung oder Kühlung der Fußböden ist diese Forderung hingegen in der Regel nur mit Inkaufnahme eines Rückgangs der Effektivität desTemperierungssystems zu erfüllen. Auch im Vergleich zu Wandheizungen hat die thermische Aktivierung der Decke ihre Vor-teile: Der Einbau der Rohrregister ist ungleich einfacher. Zudem ist die Gefahr des Treffens von Registerrohren beim Bohren von Dübellöchern für Aufhängungen kaum noch gegeben. Überdies erübrigen sich Überlegungen in Hinblick auf die Zulässigkeit von Möblierungslösungen.
| Geschoßdecken sind optimal geeignet für den Einsatz der TBA. << |
Hoher Gesundheitswert von Räumen mit Thermischer Bauteilaktivierung
Die gleichmäßigen Oberflächentemperaturen in einem mittels TBA beheizten oder gekühlten Raum sorgen für sehr hohe thermische Behaglichkeit. Aufgrund des Fehlens der konvektiven Anteile bei einer großflächigen Heizung wird die Verteilung von Staub und Schadstoffen hintangehalten. Dies bedeutet, dass auch der Gesundheitswert eines über TBA konditionierten Raums deutlich höher einzustufen ist als jener eines konventionell beheizten Raums.
Sehr niedrige Heizmitteltemperaturen
Die relativ niedrigen Oberflächentemperaturen können im Fall der Beheizung bereits durch ungewöhnlich niedrige Heizmitteltemperaturen sichergestellt werden. Die Vorlauftemperaturen bewegen sich auch bei widrigsten außenklimatischen Bedingungen in Bereichen von knapp über 30 °C. Nach dem bisher Gesagten sind diese niedrigen Heizmitteltemperaturen bei der TBA nicht nur möglich, sondern sogar notwendige Voraussetzung für ein gutes Funktionieren des Heizsystems und für hohen thermischen Komfort im Raum. Dies macht eine effektive Nutzung erneuerbarer Energien möglich. Neben der Kombination der TBA mit thermischen Sonnenkollektoren sei hier insbesondere die Wärmebereitstellung über Wärmepumpen, die überwiegend mittels Strom aus Windkraftanlagen oder Photovoltaik betrieben werden, genannt.
| Niedrige Heiztemperaturen gewährleisten wirtschaftlichen Betrieb. << |
TBA als ideale Einsatzmöglichkeit für erneuerbare Energien
Die Verwendung von Strom zur Erzeugung von Wärme (auch) im Zuge des Einsatzes von Wärmepumpen wurde lange mit dem Argument, dass Strom als Energieform viel zu hochwertig sei, vermieden. Bei Wärmepumpen muss dieses Argument insofern kritisch hinterfragt werden, als die Arbeitszahlen von Wärmepumpen im Bereich von vier bis zumindest drei liegen. Dies bedeutet, dass unter Einsatz von einer Kilowattstunde Strom etwa vier, zumindest aber drei Kilowattstunden Wärme entstehen. Die Wärme wird dabei der Umwelt entzogen, wobei die Wärmegewinnung zumeist (in ca. 60% der Fälle) über die Luft (Luft-Wasser-Wärmepumpe) bewerkstelligt wird. Eine Wärmegewinnung über den Erdboden oder das Grundwasser stellt insofern eine interessante Alternative dar, als die Wärmepumpe in diesem Fall deutlich effizienter betrieben werden kann. Der Primärkreis der Wärmepumpe besteht dabei entweder aus horizontal im Erdboden in geringer Tiefe (1,0 bis 2,0 m) verlegten Rohrregistern oder aus Rohren, die im Zuge von Tiefenbohrungen (abgestimmt auf die Bodenverhältnisse und die Heizlast des Gebäudes bis in Tiefen von 150 m) den Entzug von Wärme aus tief unter der Erdoberfläche befindlichen Schichten ermöglichen.
Mit der Energiewende ergeben sich heute weitere Argumente in Hinblick auf eine rein elektrische Lösung für die Wärmeerzeugung. Sowohl bei Windkraft- als auch Photovoltaikanlagen fällt Strom in sehr unregelmäßiger Zeitabfolge an. Die Frage nach effektiven Speicherungsmöglichkeiten von Stromüberschüssen stellt sich bereits jetzt. Mit dem zunehmenden Umstieg auf die Nutzung erneuerbarer Energien wird diese Frage entscheidende Bedeutung erlangen. Die TBA stellt hier insofern einen interessanten Lösungsansatz dar, als das Einspeichern von Wärme in thermisch aktivierte Betondecken möglich ist, ohne den thermischen Komfort in den Räumen merkbar zu beeinflussen. Die Wärmeerzeugung über Wärmepumpen erlangt vor diesem Hintergrund eine ganz besondere Bedeutung.
Auch in Bezug auf die Wärmeerzeugung durch Solarkollektoren erweist sich die TBA als sehr gut geeignetes Wärmeverteilungssystem für Gebäude. Das besonders im Winter nur kurzzeitig und unregelmäßig anfallende Wärmeangebot kann mittels Durchströmung der Rohrregister in den Decken des Gebäudes zwischengespeichert werden und wird unter Einhaltung der Komfortanforderungen
zeitverzögert an die Innenräume abgegeben.
Die Temperatur des Heizmittels wird allerdings bei hoher Sonneneinstrahlung auch im Tiefwinter die genannte Obergrenze von knapp über 30 °C deutlich übersteigen. Zur effizienten Nutzung der anfallenden Energie sind kurzzeitig Heizmitteltemperaturen bis zu ca. 45 °C zulässig. Das Einpumpen dieses eigentlich viel zu hoch temperierten Heizmittels in das Rohrregister macht dann kein Problem, wenn das Zeitintervall dieses hohen Wärmeeintrags auf wenige Stunden beschränkt bleibt – ein Umstand, der im Tiefwinter fast immer gegeben ist. Die hohe Wärmespeicherfähigkeit des Betons sorgt auch hier dafür, dass der große Wärmeeintrag die Betondecke nur langsam erwärmt. Einbußen in Hinblick auf den thermischen Komfort im Raum sind auch in diesem Fall nicht zu befürchten.
Im innerstädtischen Bereich ist auch die Versorgung von Gebäuden mittels Fernwärme ein Thema. Für die TBA scheint Fernwärme auf den ersten Blick allerdings auszuscheiden, da die Wärme auf viel zu hohem Temperaturniveau geliefert wird. Sind Übergabestationen mit Mischerregelungen ausgestattet, ist ein Niedertemperaturbetrieb möglich. Für den Fernwärmebetreiber hat diese Lösung
den Charme, für die Wärmelieferung jene Zeitintervalle zu nutzen, die außerhalb der Lastspitzen liegen. Ein anderer reizvoller Ansatz für die Steigerung der Effizienz der Nutzung von Fernwärme besteht darin, einen Sekundärkreis zur Versorgung von Gebäuden oder Gebäudegruppen zu installieren und diesen an ein bestehendes Fernwärmenetz anzubinden.
| Verknüpfung von erneuerbarer Energie – TBA – Wärmepumpe ermöglicht zukunftsgerechte Lösungen. << |
Nutzung erneuerbarer Energien
Die TBA stellt über die hohe Wärmespeicherfähigkeit des Betons auch ein weiteres Potential zur Verfügung, das unter dem Aspekt der Nutzung erneuerbarer Energien zunehmend an Bedeutung gewinnt. Erneuerbare Energien, wie sie z. B. aus der Nutzung des Windes (Windräder) oder der Sonne (Photovoltaik) in Form von Strom anfallen oder auch die von thermischen Solaranlagen in Form von Wärme gelieferte Energie, sind nicht durchgehend verfügbar, sondern fallen in unregelmäßigen, nur ungenau prognostizierbaren Zeitintervallen an.
Die Energiewende, d. h. der Umstieg auf die alleinige Nutzung von erneuerbaren Energien, ist aus diesem Grund eng mit der Antwort auf die Frage nach effektiver Speicherung von Energie verbunden. Die TBA stellt in diesem Fall eine ganz besondere
Art eines hoch effizienten Energiespeichers dar. Die Beladung des Speichers – also z. B. der thermisch aktivierten Decke – kann auch in unregelmäßigen Zeitintervallen erfolgen, ohne den thermischen Komfort im zu beheizenden Raum merkbar zu stören. Energie wird in Form von Wärme in der Stahlbetondecke zwischengespeichert.
Die in der EU Richtlinie 2010/31/EU enthaltene Forderung nach einer möglichst hohen Nutzung erneuerbarer Energien zur Deckung des Heizwärmebedarfs vonGebäuden ist mittels Anwendung der TBA sehr gut erfüllbar.
TBA als wirksame Strategie zur Glättung von Netzspitzen
Bei einer genügend hohen Anzahl von Gebäuden mit thermisch aktivierbaren Bauteilen kann die Übernahme von Spitzenstrom aus erneuerbaren Energien helfen, Angebotsspitzen zu glätten und im Gegenzug den Strombedarf zu Zeiten niedrigen Angebots zu drosseln. Im Vergleich zu anderen Energiespeichern nimmt die TBA insofern eine Sonderstellung ein, als die Wärmeverluste des Speichers
nicht minimiert, sondern für die Sicherung des thermischen Komforts im Haus eingesetzt werden.
Energieeffiziente Kühlung von Wohngebäuden
Die Möglichkeit der energieeffizienten Kühlung von Wohngebäuden macht die TBA zu einem innovativen, zukunftsgerechten Planungsansatz. Ähnlich wie im Fall der Heizung sorgen die großen aktivierten Flächen dafür, dass mit verhältnis- mäßig hohen Kühlmitteltemperaturen hohe Kühlleistungen erzielt werden. Bereits mit Kühlmitteltemperaturen um oder über 20 °C können Überwärmungstendenzen während hochsommerlicher Hitzeperioden wirksam abgefangen werden. Im Idealfall schlägt für die Kühlung mittels TBA nur die Energie für den Einsatz der Umwälzpumpe zu Buche.
Da sich auch im Fall der Wärmeaufnahme der aktivierten Decke – also im Fall der Kühlung – die große Wärmespeicherfähigkeit von Beton dahin gehend auswirkt, dass große Wärmemengen aufgenommen werden können, ohne die Temperatur der Decke wesentlich zu erhöhen, ist die Funktion der TBA im Sommer selbst bei nicht durchgehendem Kühlbetrieb gegeben. Damit sind auch im Fall der Kühlung erneuerbare Energien sehr gut nutzbar.
| Wie für die Heizung gilt auch bei Kühlung: Umweltenergien sind sehr gut nutzbar. << |
Mit den relativ hohen Temperaturen der gekühlten Decke – diese liegen nicht
unter 19 °C – kann die Gefahr von Tauwasserbildung von vornherein ausgeschlossen werden. Bezüglich des thermischen Komforts im Raum gilt das für den Fall der Beheizung Gesagte unverändert: Mittels Strahlungsaustausch kommt es zu einem hoch wirksamen Ausgleich der Oberflächentemperaturen, was unmittel-bar zu hohem thermischen Komfort führt.
Die Wärmeabgabe einer thermisch aktivierten Decke darf nicht beliebig erhöht werden. Die Obergrenze für die Heizlast ergibt sich aus der Forderung, dass die Oberflächentemperaturen der beheizten Deckenteile nicht mehr als 4 Kelvin über der jeweiligen Solltemperatur im Raum liegen darf.
Hochwertige Gebäudehülle ist Grundvoraussetzung für TBA
Die Beheizung oder Kühlung („Konditionierung“) der Räume eines Gebäudes mittels thermischer Aktivierung der Geschoßdecken alleine ist nur dann möglich, wenn die Heizlast des Gebäudes nicht zu groß ist. Diese Einschränkung ist im Umstand begründet, dass die Wärmeabgabe einer thermisch aktivierten Decke nicht beliebig erhöht werden darf. Aufgrund der Forderung nach der Sicherstellung von sehr hohem thermischen Komfort in den Räumen sollte die Oberflächentemperatur der beheizten Deckenteile nicht mehr als 4,0 K über der jeweiligen Solltemperatur im Raum liegen. Trotz der üblicherweise sehr großen für die Aktivierung zur Verfügung stehenden Flächen ergibt sich aus dieser Forderung eine Obergrenze für die Heizlast, die in Einzelfällen (wie z. B. bei sehr großen Fensterflächen insgesamt oder in einzelnen Räumen) auch für heutige Neubauten oder für Teile von Neubauten von Relevanz ist.
Die Verkleinerung der Heizlast ist immer mit einer Verbesserung der thermischen Qualität der Gebäudehülle verbunden. Durch gute Wärmedämmung, sorgsame Planung und Umsetzung von Bauteilanschlüssen (Hintanhaltung von „Wärmebrücken“) sowie mittels besonderer Berücksichtigung der Erfordernisse einer luftdichten Gebäudehülle in Planung und Ausführung werden die Wärmeverluste durch die Gebäudehülle wirksam reduziert. Wird zudem eine Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung eingebaut, so führt dies meist zu einem weiteren, sprunghaften Rückgang der Wärmeverluste, was wiederum die Heizlast deutlich verkleinert.
Eine Analyse dieser Problemstellung zeigt, dass bei sehr gut gedämmten Gebäuden mit Lüftungsanlage und Wärmerückgewinnung die für eine Aktivierung zur Verfügung stehende Deckenfläche bei weitem ausreicht, um die Heizlast zu decken und somit auch bei extremen außenklimatischen Bedingungen die gesetzten Solltemperaturen zu gewährleisten. Aber auch bei Wegfall der Lüftungsanlage – also bei nicht durch die Wärmerückgewinnung reduzierten Lüftungswärmeverlusten – kann die thermische Aktivierung der Geschoßdecken eine gangbare Option zur verlässlichen Konditionierung des Gebäudes sein. Eine sehr hohe thermische Qualität der Gebäudehülle erweist sich damit als Grundvoraussetzung für die Umsetzung des Konzepts der Konditionierung von Gebäuden mittels alleiniger thermischer Aktivierung der Geschoßdecken.
Gewerke übergreifende Planung bereits im Entwurfsstadium
Die Beheizung eines Gebäudes mittels thermischer Aktivierung der Geschoßdecken wird insbesondere dann zu einer attraktiven Planungsvariante, wenn sichergestellt ist, dass neben der Bauteilaktivierung keine Zusatzheizung erforderlich ist. Im Gegensatz zu konventionellen Haustechnik-Planungen müssen Entscheidungen in Hinblick auf die Wahl der Bauteilaktivierung bereits in sehr frühen Planungsstadien getroffen werden.
Der Grund dafür liegt auf der Hand: Von einer Entscheidung für die Bauteilaktivierung ist nicht nur die Haustechnikplanung, sondern auch der architektonische Entwurf, die Dimensionierung der Geschoßdecken durch den Statiker und allenfalls die Überprüfung von Anschlussdetails durch den Bauphysiker sowie die Festlegung der erforderlichen Registerflächen durch den Haustechniker betroffen.
Dies zeigt, dass neben der frühzeitigen Entscheidung für die Art der Wärmeabgabe bzw. Wärmeaufnahme in den Räumen auch eine gut funktionierende interdisziplinäre Zusammenarbeit notwendig ist. Es wäre verfehlt, dieses Erfordernis als Belastung des Planungsprozesses anzusehen. Vielmehr ist heutzutage die Einbindung und eine gute Zusammenarbeit von Fachplanern bereits in sehr frühen
Planungsphasen unverzichtbare Voraussetzung für innovative Gebäudekonzepte jeglicher Art.
Im Idealfall sollte der Haustechnikplaner, noch vor dem Beginn der Planung des Gebäudekonzeptes, die für den Einsatz der TBA wesentlichen örtlichen Gegebenheiten erkunden. Die Entscheidung über die Art des Systems zur Wärmeabgabe in den Räumen, d. h. – salopp gesagt – über Art und Größe der Heizkörper, setzt immer eine Heizlastberechnung für alle Räume des Gebäudes voraus. Auch die Entscheidung für oder gegen thermisch aktivierte Decken ist von den Ergebnissen der Berechnung der Raumheizlasten abhängig.
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