Thermische Bauteilaktivierung

Thermische Bauteilaktivierung (auch: Betonkernaktivierung) ist ein Begriff aus der Klimatechnik und bezeichnet Systeme, welche die Gebäudemassen zur Temperaturregulierung nutzen. Diese Systeme werden zur alleinigen oder ergänzenden Raumheizung bzw. Kühlung verwendet. Ein solches System ist die Thermoaktive Decke (TAD) (engl.: thermoactive ceiling).(Schweiz TABS = Thermo-Aktives Bauteil-System)

Funktion

Bei der Erbauung von Massivdecken oder gelegentlich auch von Massivwänden, werden Rohrleitungen, meist Kunststoffrohre, aber auch Kapillarrohrmatten verlegt. Durch diese Rohre fließt Wasser als Heiz- bzw. Kühlmedium. Die gesamte durchflossene Massivdecke bzw. -wand wird dabei als Übertragungs- und Speichermasse thermisch aktiviert: Zur Ausgleichung komfortbedingter Strahlungsasymmetrien ^[1] sollen Heizwassertemperaturen im Heizfall nicht über 28°C und Kaltwassertemperaturen im Kühlfall nicht unter 18°C liegen

• Übertragung: Über seine gesamte Fläche gibt oder nimmt das massive Bauteil die Wärme auf oder ab, je nach Heiz- oder Kühlfall. Aufgrund der vergleichsweise großen Übertragungsfläche können die Systemtemperaturdifferenzen niedrig bleiben. Das heißt, das Medium muss im Heizfall nicht so stark erwärmt werden wie beispielsweise das Wasser der Zentralheizung, deren Heizkörper eine wesentlich kleinere Übertragungsfläche bieten. Aufgrund dieser geringeren Vorlauftemperaturen können zum Heizen z.B. Wärmepumpen effizient eingesetzt werden. Zum Kühlen eignen sich Umweltenergien, wie freie Rückkühlung, Sohlplattenkühlung oder Grundwasserkühlung.

• Speicher: 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 zwischen Energieerzeugung und -abgabe. Die Tagesleistungsspitzen werden dadurch „geglättet“, d.h. diese Lastspitzen werden abgesenkt und teilweise verschoben, hin zu Zeiten, in denen keine Raumnutzung vorliegt. Beispielsweise im Sommer wird die Nachtabkühlung zur Kühlung des Mediums genutzt und dem Bauteil Wärmeenergie entnommen. Tagsüber werden die Räume durch Wärmefluss in die nun abgekühlten Wände gekühlt. Die Kühlung erfolgt somit bedarfsgerecht am Tage, die maximale Tagestemperatur wird gesenkt und diese tritt zu einem späteren Zeitpunkt auf als ohne Kühlung. Die Thermische Bauteilaktivierung ist somit besonders geeignet für Bürogebäude.

• Anwendungen: Das erste in der Schweiz ausgeführte Gebäude mit eingelegtem TABS ist das Dow Chemical Gebäude in Herrliberg. Klimatechnische Planung war bei Prof. Kurt Hildebrand von der Hochschule Luzern.

Montage

Die Rohre können mit zwei Methoden in das Bauteil gelegt werden:

• Die manuelle Verlegung der Rohre auf eine Trägermatte.
• Die Verlegung von vorgefertigten Rohrmodulen. Diese Variante führt zu einem zügigen Bauablauf.

Regelung

Die ausgewählte Regelstrategie sollte durch Gebäudesimulationen auf Rentabilität überprüft werden. Die Regelung der Thermoaktiven Decke erfolgt über den Selbstregeleffekt, wodurch der Aufwand an Regeltechnik erheblich reduziert wird. Massenstrom und Vorlauftemperatur werden in der Art eingestellt, dass die Oberflächentemperatur konstant bei 23 Grad Celsius liegt. Ist die Raumtemperatur höher, so wirkt die Thermoaktive Decke als Kühlung, liegt sie darunter, so gibt die Decke Wärme ab. Da die maximale Kühlleistung von Thermoaktiven Decken bei ca. 40 W/m² liegt, kann sie nur in Verbindung mit Fassaden realisiert werden, die den Strahlungseintrag wirkungsvoll begrenzen.

Siehe auch

• Balanced Office Building
• TRNSYS

Einzelnachweise

1. ↑ Bernd Glück: „Raummodell - Definition der Strahlungstemperatur-Asymmetrie“

Weblinks

• Forschung zu Energieoptimiertem Bauen - Modellprojekt
• Bundesverband Flächenheizungen und Flächenkühlungen e.V.
• Buch: Glück, B.: "Thermische Bauteilaktivierung - Nutzen von Umweltenergie und Kapillarrohren"
• Forschungsbericht und Simulationsmodell: Glück, B.: "Dynamisches Raummodell zur wärmetechnischen und wärmephysiologischen Bewertung"
• Thermoaktive Bauteilsysteme Themeninfo von BINE Informationsdienst – Energieforschung für die Praxis gefördert vom BMWi