nt 03 | 2022 Speicheroption Bauteilmasse
Weiterentwicklung der Bauteilaktivierung
Bauteilaktivierung ist ein sehr effizientes System, um Wärme und Kälte gleichmäßig in Innenräumen zu verteilen und damit Gebäude wirtschaftlich zu konditionieren. Betondecken übernehmen dabei als multifunktionale Bauteile tragende und gleichzeitig haustechnische Aufgaben. Aufgrund der Masse des Betonquerschnitts eignet sich das System auch für die Speicherung von Energie innerhalb einer kurzen Zeitspanne.
CO2-Reduktion bei Betondecken
Die dringende Notwendigkeit CO2 einzusparen, muss jedoch zwangsläufig dazu führen, die Betonmasse zu reduzieren, um weniger Zement zu verbrauchen. Da die Decken- und Dachkonstruktion mit 44 Prozent den größten Teil der gesamten grauen Emissionen in einem Gebäude in Massivbau ausmachen, muss insbesondere bei diesem Bauteil nach Lösungen zur Betonreduktion gesucht werden. So lassen sich heutzutage zum Beispiel Flachdecken mit aufgelösten Querschnitten herstellen, die bereits bis zu 40 Prozent an Betonmasse einsparen. Diese Einsparung lässt sich erzielen, ohne die Funktion und das Erscheinungsbild der Flachdecke zu verändern. Aus statischer Sicht genügen dem tragenden Querschnitt zwei aufgelöste und dünne Schalen, um das Biegemoment aufzunehmen. Die obere Schale übernimmt die Druckbeanspruchung und in der unteren Schale wird die Bewehrung integriert. Zwischen den beiden Schalen verbleibt ein Hohlraum, der unter anderem für Leitungsführungen genutzt werden kann. Lediglich einzelne Verbindungen zwischen den beiden Schalen sind erforderlich, um auch die Schubkräfte zu übernehmen. Der Hohlraum kann auf verschiedene Arten hergestellt werden, zum Beispiel durch eingebaute Verdrängungskörper oder als hybride Fertigteilkonstruktion mit verlorener Schalung.
Bauteilaktivierung bei vorgefertigten Deckenplatten mit Sandwichquerschnitt
Unter diesen Aspekten muss die Wirkung der Bauteilaktivierung neu bewertet werden. So steht bei Verwendung des Sandwichquerschnitts nur die untere Schale für den Einbau der Rohrregister zur Verfügung. Entsprechend kann nur diese Masse für die Speicherung von Energie genutzt werden. Allerdings ergeben sich für den eigentlichen Betrieb der Bauteilaktivierung mit diesem Querschnitt große Vorteile. So kann aufgrund der oberflächennahen Anordnung der Rohrleitungen die thermische Leistung deutlich gesteigert werden. Diese beträgt in der Regel bis zu 70 W/m² für Kühlung und circa 50 W/m² für Heizen. Diese Werte sind weitgehend ausreichend, um die Konditionierung alleine und ohne weitere Energieverteilsysteme zufriedenstellend zu gewährleisten. Ein weiterer Vorteil liegt in der Steigerung der Reaktionsfähigkeit, so dass das System auf Temperaturänderungen im Raum sehr rasch reagiert. Damit sind die Voraussetzungen gegeben, eine sehr leistungsfähige und wirtschaftliche Konditionierung über die Deckenfläche zu realisieren.
Vorfertigung ermöglicht eine Einzelraumregelung
Dank der Vorfertigung der Plattenelemente bietet sich die Möglichkeit, auf jeder Platte ein Rohrregister anzuordnen, welches über einen zugehörigen Verteiler individuell angesteuert wird. Da die Breite der vorgefertigten Platten sich an dem Achsraster der Gebäudeplanung orientiert, lässt sich sogar eine Einzelraumregelung verwirklichen. Die praxisorientierte Umsetzung wird durch die vorgenannten hohen thermischen Leistungen und die schnelle Reaktionsfähigkeit sichergestellt. Mehrere der einzelnen Register werden in einem dezentral angeordneten Verteiler zusammengeführt. Die Zugehörigkeit der einzelnen Register entspricht der thermischen Zonierung. Die Aufteilung in einzelne Register entsprechend dem Ausbauraster erlaubt zusätzlich zonenweises Kühlen und Heizen im parallelen Betrieb. Dazu braucht es nur die wechselweise Versorgung der dezentralen Verteiler mit Kälte oder Wärme.
Planung und Vorfertigung
Die Umsetzung erfolgt nach einem detaillierten Planungsprozess. Je Grundriss wird ein Elementplan mit den Abmessungen und den konstruktiven Details der einzelnen Deckenplatten erstellt.
Dieser Prozess in der Planung lässt sich am Elementplan auch für andere Komponenten umsetzen, wie zum Beispiel für die Elektroleitungen, die Lüftungsleitungen und die integrierten Akustikabsorber. Der Prozess am Elementplan legt somit die Einbauteile der Betonkerntemperierung (BKT) für jede einzelne, vorgefertigte Platte fest. Anschließend werden die einzelnen Platten im Werk mit den zugehörigen Komponenten hergestellt. Die Gesamtheit der Platten bildet ein geordnetes Puzzle, welches bei der Montage passgenau zusammengesetzt wird. Übergänge, Verbindungen und Anschlüsse für die Leitungen passen plattenübergreifend zueinander. Nach dem Verbinden der Leitungen bilden diese eine Einheit mit den vorgenannten Eigenschaften für eine effiziente Konditionierung.
Dank der umfangreichen Planung und dem damit verbundenen Prozess entsteht ein hochwertiges Produkt, welches dank seiner Vorfertigung hohe Qualität aufweist. So wird es möglich, eine leistungsfähige BKT in der Geschossdecke zu installieren. Eine effiziente und wirtschaftliche Konditionierung der Räume wird so erst möglich. Dazu tragen die hohe thermische Leistung, die Einzelraumregelung, und der zonenweise und parallele Heiz- und Kühlbetrieb bei.
Thermische Speicherfähigkeit
Bei der Verwendung einer Hohlkörperdecke steht wie bereits angeführt weniger Betonmasse für die Wärmespeicherung zur Verfügung. Zudem wird die untere Schale direkt zum Verteilen der Wärmeenergie genutzt. Der Sandwichquerschnitt bietet allerdings die ideale Möglichkeit, die beiden getrennten Betonschalen für separate Aufgaben zu nutzen. So kann die obere Schale ausschließlich für die Speicherung der Wärmeenergie verwendet werden. Da der Hohlraum wärmedämmend wirkt, kann die Energie gezielt in der oberen Schale einlagert werden, um sie gezielt nach Bedarf abzurufen. Die Entkopplung der Aufgaben wie das Speichern und die Verteilung der Wärmeenergie erlaubt eine gezielte Bewirtschaftung und damit einen optimalen Energieeinsatz.
Fazit
Mit den neuen Konstruktionen für Hochbaudecken werden gleich mehrere Aufgaben erfüllt. Die Verwendung von Decken mit Sandwichquerschnitt anstelle eines Vollquerschnitts bietet folgende Vorteile:
- Einsparung an Beton/Zement und damit die Reduktion von CO2
- Eine leistungssteigernde Wirkung der BKT mit weiteren Komforteigenschaften
- Getrennte Funktionen für die Speicherung und die Verteilung der Wärmeenergie
- Vorfertigung inkl. dem kontrollierten Einbau aller TGA-Komponenten
Die Decke CEILTEC® bietet als komplettes System diese vorgenannten Eigenschaften. Die heutigen energiepolitischen Rahmenbedingungen erfordern eine Änderung der bisherigen Bauweise. Angesagt sind effiziente Bauteile mit multifunktionalen Eigenschaften. Zudem braucht es eine weitere Industrialisierung der Fertigung und aufgrund des Fachkräftemangels eine Reduktion der manuellen Arbeit auf der Baustelle. Wenn wir nicht in kleinen Schritten an neuen Lösungen arbeiten, werden wir auf lange Sicht das Ziel einer klimaneutralen Bauweise inklusive der Abkehr von fossilen Brennstoffen nicht erreichen.
Weiterführende Informationen
Autor
Dipl.-Ing. Thomas Friedrich ist Geschäftsführer der Innogration GmbH. Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!