Was ist eine Betonkernaktivierung?
Die Betonkernaktivierung ist ein Verfahren zur Erwärmung und Kühlung von Betondecken mittels Wärmeübertragung durch Wasser oder andere Flüssigkeiten, die durch Rohre im Betonkern oder an deren Oberfläche zirkulieren. Das Verfahren wird häufig in Büro-, aber auch Wohngebäuden eingesetzt, um die Innenraumtemperatur zu regulieren und den Energieverbrauch für Heizung und Klimatisierung zu reduzieren.
Es kommen Rohre aus PEX oder Kapillarmatten zum Einsatz. Diese können schon vorkonfektioniert sein, um die Bauzeit zu reduzieren.
Die wesentliche Strategie zur Reduktion des Energieverbrauches ist es hohe Vorlauftemperaturen im Kühlfall und niedrige m Heizfall durch eine großflächige Auslegung zu erreichen. Dies kann bei optimaler Regelung zu einer Reduktion des Energiebedarfes zum Heizen und Kühlen führen.
Für die Kühlung im Sommer ist in der Regel eine zusätzliche Klimatisierung erforderlich, um eine Taupunktunterschreitung der Oberfläche auszuschließen. Dies ist insbesondere bei hohen Wärmelasten der Fall.
Der ausschließliche Energietransport über Wasser ist weiterhin wesentlich günstiger als über Luft und Ventilatoren, sodass generell bei wassergeführten Systemen eine günstigere Energiebilanz vorliegt.
Wie funktioniert eine Betonkernaktivierung?
In Wänden oder Decken werden Rohrsysteme verbaut. In diesen Rohren fließt Wasser, das abhängig von der Temperatur entweder Wärme aufnimmt und Räumlichkeiten kühlt oder beheizt. Als Rohrsystem kommen Kapillarmatten, oder Kunststoffrohre zum Einsatz. Im Falle von Rohren werden sauerstoffdichte Rohre nach DIN 4726 im Durchmesser von typischerweise 20 mm verwendet.
Der Bauprozess sieht so aus, dass Fachpersonal Rohre in die Betondecken verlegt und in den Beton eingießt. Diese werden an einen zentralen Verteiler angeschlossen. Leitungen liegen in regelmäßigen Abständen von ungefähr 30 Zentimeter zueinander und werden mit der Heizungs- und Kälteanlage miteinander verbunden.
Die genaue Auslegung und Zonierung muss durch einen Fachplaner erfolgen um auch spätere Nutzungsszenarien zu berücksichtigen.
In der Regel ist es nicht möglich, später die hydraulische Zonierung zu ändern.
Typischerweise werden für den Heizfall Heiztemperaturen um 30-35 °C gewählt. Im Kühlfall werden meist um 18 °C gewählt.
Durch die geringen Betriebstemperaturen und Schwere der Betondecke kann es sehr lange (>12h) dauern bis das System thermisch reagiert. Es ist daher nicht für Räume oder Konzepte geeignet, welche dynamische Nutzungssituationen aufweisen.
Da die gekühlte Betondecke in direktem Kontakt mit der Raumluft steht, sind Taupunktfühler erforderlich. Optional ist auch eine Kühlmitteltemperaturregelung vorzusehen. Problematisch ist der große Verzug der Temperaturbeaufschlagung. So kann es passieren dass die noch gekühlte Betondecke bei schwülen Verhältnissen schwitzt.
Was kostet eine Betonkernaktivierung?
Die direkten flächenbezogenen Kosten einer Betonkernaktivierung sind in der Regel gering. Jedoch muss beachtet werden, dass dafür auch nur eine geringe Leistung pro Fläche anliegt.
Daher ist ein leistungsbezogener Gesamtsystemvergleich für eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung sinnvoll. Überdies muss bedacht werden, dass u.U. im Kühlfall ein Sekundärsystem erforderlich ist um die raumklimatischen Bedingungen aufrecht zu halten. Das kann zu höheren Investitions- und Betriebskosten führen.
Ein Berechnung der Kosten erfolgt daher durch einen Fachplaner oder Hersteller. In der Regel ist die Investition vergleichbar mit Heiz-, Kühldeckensystemen.
Was sind die Vorteile einer Betonaktivierung?
Im Vergleich zu einer Klimaanlage ist der Betrieb wesentlich günstiger und verbraucht weniger Energie. Aufgrund der Speicherfähigkeit der Decken gleicht die Betonaktivierung Schwankungen im Wärme-, Kältebedarf aus.
Durch den Einsatz von Grundwasser kann eine nahezu kostenlose Kühlung erreicht werden. Dies gilt auch für übliche Kühldeckensysteme und Kühlsegel. Darüber hinaus fördern die niedrigen Heizwassertemperaturen den Einsatz nachhaltiger, regenerativer Energien mit Wärmepumpen. Die Vorlauftemperatur von 25 bis 35 Grad eignet sich daher ideal für den Einsatz einer Wärmepumpe.
Was sind die Nachteile einer Betonaktivierung?
Neben der Palette an Vorzügen gibt es auch ein paar Nachteile der Betonaktivierung.
Bei Beschädigung eines Rohres kann es passieren, dass ein großer Bereich nicht mehr in Betrieb genommen werden kann. Gefahr besteht hier insbesondere während der Bauphase, wenn Bohrungen in den Decken vorgenommen werden.
Die akustische Aktivierung der Decke ist nur sehr schwer zu realisieren. Oft eingesetzte Baffel benötigen eine hohe Deckenhöhe und kommen daher nur für hohe Raumhöhen in Betracht.
Eine Änderung der Zonierung ist nicht mehr möglich. Speziell beim Mieterausbau kann dies langfristig zu Problemen bei der Temperaturregulierung führen.
Hochwärmebelastete Bereiche lassen sich nicht mit der Betonkernaktivierung ausreichend kühlen, da die Leistung zu niedrig ist.
Es besteht die Gefahr der Kondensation und Taupunktunterschreitung durch die träge Regelung.
Im Detail ist die Regelung ist sehr aufwendig, da sowohl Wetter als auch Temperaturverzug berücksichtigt werden muss.
Im Rückbau sind die Kunststoffrohre mit dem Beton fest verbunden, was das Recycling erschwert.
Spätere Deckenabhängungen müssen exakt befestigt werden, da es sonst zu Beschädigung der Rohre kommen kann.
Die leistungsbezogenen Kosten der BKT sind relativ hoch.
Zusammenfassung
- Betonkernaktivierung ist ein Verfahren zur Erwärmung und Kühlung von Betondecken, das durch den Einsatz von Wasser oder anderen Flüssigkeiten in Rohren im Betonkern oder an dessen Oberfläche betrieben wird.
- Es wird häufig in Büro- und Wohngebäuden eingesetzt, um die Innenraumtemperatur zu regulieren und den Energieverbrauch für Heizung und Klimatisierung zu reduzieren.
- Rohre aus PEX oder Kapillarmatten werden verwendet. Teilweise vorgefertigt, um die Bauzeit zu verkürzen.
- Die Betonkernaktivierung zielt darauf ab, hohe Vorlauftemperaturen bei Kühlung und niedrige bei Heizung durch eine großflächige Auslegung zu erreichen, um den Energiebedarf zu verringern.
- Im Sommer ist in der Regel zusätzliche Luft-Klimatisierung erforderlich, um eine Taupunktunterschreitung der Oberfläche zu vermeiden, insbesondere bei hohen Wärmelasten.
- Der Energietransport über Wasser ist immer günstiger als über Luft und Ventilatoren.
- Die Betonkernaktivierung wird durch das Verlegen von Rohren in Betondecken und das Anschließen an einen zentralen Verteiler installiert.
- Die genaue Auslegung und Zonierung muss von einem Fachplaner durchgeführt werden, auch um spätere Nutzungsszenarien zu berücksichtigen.
Der Speichereffekt der Betonkernaktivierung lässt sich auch mit Kühlsegeln gut erreichen. Diese werden so geregelt, dass der Betonkern in der Nacht erwärmt, oder gekühlt wird. Dadurch sind die Vorteile der Betonkernaktivierung und von Kühlsegeln kombinierbar.
Fragen Sie uns gern dazu an.
