Thermoaktive Bauteilsysteme

Thermoaktive Bauteilsysteme werden schon seit längerer Zeit zum Heizen und Kühlen von Bürobauten eingesetzt. Vermehrt werden sie aber auch im privaten Wohnungsbau verwendet. Insbesondere das Kühlen in den Sommermonaten steht hier im Vordergrund. Durch eine herkömmliche Klimaanlage wird oft nicht die gewünschte Behaglichkeit erreicht.

Behaglichkeit 

Die thermische Behaglichkeit hängt von den folgenden Faktoren ab: Der Bekleidung, der Tätigkeit im Raum, der Luftgeschwindigkeit, der Luftfeuchtigkeit, der Strahlungstemperatur und der Lufttemperatur. Die letzten beiden Faktoren werden von den Thermoaktiven Bauteilen beeinflusst.  

Wie funktionieren solche Bauteile?

Die Bauteile sind wasserführende Rohre welche in der Decke verlegt werden, ähnlich einer Bodenheizung. Die Betondecke wird zur thermisch aktiven Fläche. Ein effizientes Heizen und Kühlen wird ermöglicht. 

Die Bauherrschaft von diesem System zu überzeugen ist manchmal nicht ganz einfach. Oftmals sind noch die alten Deckenheizungen aus den sechziger Jahren präsent. Damals wurden die Decken enorm stark aufgeheizt mit Vorlauftemperaturen von 50 °C. Dies führte zu Kopfschmerzen und weiteren Problemen. Die  Benutzer der Räume fühlten sich unwohl. Die trifft heute aber nicht mehr zu. 

Kühlen

Die warme Luft steigt auf und sammelt sich an der Decke des Obergeschosses. Die Betondecke erwärmt sich (Konvektion). Durch das Leitungssystem strömt kühles Wasser von 18 bis 20°C. Die  Betonwärme wird abgegeben an das Wasser. Es erwärmt sich auf 23 bis 25°C. Somit wird dem Bauteil überschüssige Wärme entzogen und es kann tagsüber wieder Wärme aufnehmen. Die entzogene Wärme wird über die Wärmepumpe in die Erdsonde eingelagert. 

Natürlich könnte auch über den Boden (Bodenheizung) gekühlt werden. Dies führt jedoch zu unangenehm kalten Füssen. Erkältungen und Unbehagen sind die Folgen.

Heizen

Mit einer Vorlauftemperatur von max. 30°C strömt das Wasser durch das Leitungssystem und erzeugt eine Oberflächentemperatur von 21-23 °C. Die Regelung erfolgt raumweise mit elektrischen Thermostatventilen. 

Sinnvollerweise wird nur die Decke im Obergeschoss mit thermoaktiven Bauteilen versehen. In einem EFH würde nie ein so grosser Wärmeanfall entstehen wie in Grossraumbüros mit x-fach mehr Personen und Computern. Durch die Treppe und Lufträume entsteht ein stetiger Luftwechsel. Die warme Luft staut sich nicht in den einzelnen Gechossen.

Planung

Die Rohre werden bereits im Werk zu Modulen zusammengestellt und in der Länge dem Grundriss angepasst. Es ist wichtig, dass alle Einlagen und Aussparungen bekannt sind. 

Konstruktion 

Die Rohre werden an ein Stahlnetz montiert. Dieses Netz dient den Rohren als Schutz vor Beschädigungen. So sind sie problemlos begehbar. Das Stahlnetz hat grundsätzlich keine statische Funktion, kann aber bei geringeren 

Deckenquerschnitten als Bestandteil der Oberarmierung eingesetzt werden. Es gibt auch die Möglichkeit einer Sandwich-Konstruktion, hier wird das Rohr unten und oben mit einem Stahlnetz versehen, was optimalen Schutz bietet. Dies ist jedoch eine Preisfrage. 

Einbau 

Nach dem Verlegen der Unterarmierung werden die Module auf Distanzkörbe verlegt. Danach folgt die Oberarmierung. Anpassungen an den Tabs sind jetzt nur noch mit grösserem Aufwand möglich.   

Bild 1: Unterarmierung mit Rohrsystem (weisse Leitungen), Elektro- und Luftungsleitungen

Bild 2: Decke mit Oberarmierung

Vorteile

+ einfacher Einbau 

+ Heizen und Kühlen in einem System

+ freie Wahl des Bodenbelages 

+ Minergie tauglich 

+ wirtschaftlich und energieeffizient 

+ in allen Gebäudetypen anwendbar 

Nachteile

- freie Bauteiloberfläche ( z.B keine Akustikelemente) 

- Massivdecke

- Vorsicht beim Montieren von Leuchten oder sonstigen Gegenständen 

- fest eingebautes System, kann bei Schäden nur mit grossem Aufwand repariert     werden 

Nachträglicher Einbau von thermoaktiven Bauteilsystemen   

Die optimale Lösung ist, die Bauteile in die Betondecke zu verlegen. Da dies aber bei Umbauten und Renovationen nicht möglich ist, können sie auch mittels eines Deckenelementes „über Kopf“ an die Betondecke montiert werden. Diese Elemente können kühlen oder heizen, sie sind Schall absorbierend und können nach Wunsch auch mit einer Sprinkleranlage versehen werden. Es ist auch möglich eine bestehende Deckenheizung aus den Sechzigern umzunutzen. Voraussetzung ist natürlich auch immer, dass noch weitere Massnahmen, wie die Verbesserung der Gebäudehülle vorgenommen werden. Haustechnik alleine genügt nicht.   

Es wäre grundsätzlich auch möglich, dieses System an den Wänden anzubringen, jedoch eignet sich das im Wohnungsbau nicht, da die Möblierung dieser Räume kaum mehr möglich wäre.   

Antonia Robbiani                                                               

06.April 2009

Quellen:   

- ’’Thermoaktive Bauteilsysteme tabs ’’ von Markus Koschenz + Beat Lehmann 

- Energie- und Umweltforschung im Bauwesen 

- tec 21