Energiespeicher Beton

Die Nutzung thermisch aktivierter Geschoßdecken hat sich seit langer Zeit vornehmlich im Bürobau als effektive Methode zur Abfuhr nutzungsbedingter Innenwärmen - also zur Kühlung - bestens bewährt. Die Erweiterung des Einsatzgebietes dieser Technologie auf die ganzjährige Konditionierung von Gebäuden hat erst in den letzten Jahren bei Pilotprojekten im Niedrigenergiehausbereich ein großes Potential in Hinblick auf Energieeffizienz und thermische Behaglichkeit erkennen lassen. Es war daher angezeigt, die Eigenschaften thermisch aktivierter Geschoßdecken näher zu untersuchen, um in der Folge Planungsempfehlungen ableiten und sinnvolle Konzepte für das aus Gebäude und haustechnischer Anlage bestehende Gesamtsystem ausarbeiten zu können.

Die eher kleine flächenbezogene Wärmeabgabeleistung thermisch aktivierter Geschoßdecken wirft die Frage auf, welche Anforderungen an die thermische Qualität der Gebäudehülle zu stellen sind, um eine alleinige Beheizung über die aktivierten Decken sicher stellen zu können. Zudem werden die Wärmeabgabe der Decke und der thermische Komfort im unter der Decke liegenden Raum bei unregelmäßiger Wärmezufuhr mittels instationärer Simulationsrechnungen untersucht.

Zur Charakterisierung des thermischen Verhaltens von aktivierten Betondecken wird die Theorie der thermischen Leitwerte heran gezogen. Diese Theorie erlaubt es, sowohl den Wärmedurchgang als auch die Wärmespeicherungsvorgänge mehrdimensional zu erfassen. Mit den errechneten flächenbezogenen thermischen Leitwerten liegen Größen vor, die der Baupraktiker per Handrechnung z. B. für Auslegungsberechnungen nutzbringend anwenden kann.

Als wesentliches Ergebnis der rechnerischen Untersuchungen stellt sich heraus, dass die ganzjährige Konditionierung von Wohngebäuden mittels thermischer Aktivierung der Geschoßdecken alleine dann möglich ist, wenn die thermische Qualität der Gebäudehülle zumindest im Bereich eines Niedrig-Energie-Standards angesiedelt ist. Für Passivhäuser erweist sich diese Art der Konditionierung als bestens geeignet.

Aufgrund der sehr niedrigen Heizmitteltemperaturen bzw. der verhältnismäßig hohen Kühlmitteltemperaturen ist die Bauteilaktivierung für den Einsatz erneuerbarer Energien aufgrund der äußerst hohen Energieeffizienz bestens geeignet. Sowohl Wärmepumpen als auch thermische Kollektoren können mit sehr hohen Wirkungsgraden betrieben werden.

Die große Wärmespeicherfähigkeit der Betondecken erlaubt zudem die kurzzeitige Einspeicherung hoher Wärmemengen ohne zu große Erwärmung. Das Einspeichern von unregelmäßig anfallenden Energiemengen – wie z. B. aus Windkraftanlagen, von Photovoltaik-Paneelen oder von thermischen Kollektoren – ist über die Aktivierung der Geschoßdecken unproblematisch möglich. Auch in diesem Sinn ist die thermische Aktivierung von Geschoßdecken eine Technologie, die sehr hohe Energieeffizienz mit guter Nutzbarkeit erneuerbarer Energien verbindet. Die Fähigkeit, mit ein und demselben System Heizen und Kühlen zu können, macht die Bauteilaktivierung zu einer attraktiven und – vor dem Hintergrund des Klimawandels – zu einer zukunftsgerechten Technologie.

Hinweis: In Hinblick auf die Struktur der Arbeit ist anzumerken, dass sich nach einem ersten Abschluss der Arbeiten weitere Forschungsfragen aufgetan haben. Die Beantwortung dieser vertiefenden Fragen ist in einem umfangreichen Anhang zu finden. Entgegen der üblichen Praxis enthält der Anhang somit wesentliche Aussagen und spiegelt den Ablauf des Forschungsprojekts wider.

Projektleiter

Ao. Univ. Prof. i. R. DI Dr. Klaus Kreĉ
Büro für Bauphysik

Auftraggeber

• Vereinigung der Österreichischen Zementindustrie
  www.zement.at
• ZEMENT BETON Handels- und Werbeges.m.b.H.

Büro für Bauphysik
Dr. Klaus Krec
Veltlinerstr. 9
A-3562 Schönberg am Kamp
Tel.: 43 02733-8780
E-Mail: dr.krec@aon.at
Web: www.krec.at