Betonkernaktivierung in der Praxis

Die Praxis der Betonkernaktivierung (BKT) wird schon seit vielen Jahren in Neubauten angewendet. Der Vorteil dieser Methode ist, dass das Beton der Geschossdecken, die einen Großteil des Baukörpers ausmachen, als Wärme- oder Kältespeicher genutzt wird. Das ist sehr effizient. Das eingesetzte System dient meist jedoch nur der Grundlastabdeckung, denn durchschnittlich lässt sich mit einer Standard-BKT eine energetische Leistung von 35 W/m² erreichen. Lastspitzen können nicht abgerufen oder abgleitet werden. Daher werden oftmals flexiblere, sekundäre Übergabesysteme zum Heizen bzw. Kühlen zusätzlich eingesetzt. Allerdings kann hierfür auf niedertemperaturige Heiztechnologien und Quellen gesetzt werden, also Wärmepumpen, Solarthermie oder Niedertemperatur-Netze. Eine Alternative bieten oberflächennahe Bauteilaktivierungssysteme, die eine zum Teil hohe Leistungsfähigkeit bei einer kurzen Reaktionszeit haben.

Anschlussvarianten an den BKT-Verteiler

Je nach Flexibilitätsanforderungen des Bauherrn oder Nutzers können die BKT-Verteiler als 4-Leiter oder 2-Leiter angeschlossen werden. Beim 4-Leiter-System wird das Heiz- und Kühlmedium bis an den Verteiler herangeführt. Über ein 6-Wege-Ventil kann dann je Verteiler entschieden werden, ob die Fläche beheizt oder gekühlt werden soll. Dies bietet die größtmögliche Flexibilität (siehe Interview). Es benötigt aber für den Leitungsverzug mehr Platz. Bei einem 2-Leiter-System wird im vorgelagerten Netz, etwa am Schachtabgang oder in der Technikzentrale, übergeordneter und damit großflächiger entschieden, ob geheizt oder gekühlt werden soll.

„Bei einem geringeren Wärmebedarf der Objekte kann die oberflächennahe Betonkernaktivierung auch die komplette Beheizung und Kühlung abdecken. Möglich wird dies aber nur mit einer flexiblen Regelung“, erklärt Michael Gertig, technischer Leiter des Büros EM-plan in Chemnitz, das zur Empur-Unternehmensgruppe gehört. Primär wird dies häufig in Büro- und Verwaltungsgebäuden mit großflächigen Regelzonen umgesetzt. Allerdings könne dann das Speicherverhalten des Betons im Vergleich zur klassischen Betonkernaktivierung weniger effektiv genutzt werden.

Kühlung effizient möglich

Interessant wird die Technologie in Zeiten der Klimaerwärmung hinsichtlich der Abdeckung möglicher Kühllasten. Schon heute werden 16 % des gesamten elektrischen Stromverbrauchs für Kühl- und Kälteleistungen benötigt. Dieser Anteil wird in Zukunft steigen. Derzeit wird er größtenteils mit Kompressionskältemaschinen abgedeckt. Sie benötigen zur Kühlung oft etwa die dreifache Strommenge als für eine vergleichbare Heizleistung nötig wäre.

Technologien wie die Betonkernaktivierung könnten diese Energiebilanz deutlich aufbessern. Eine Kühlung via Betonkernaktivierung kann sich besonders dann als Alternative im Vergleich zu klassischen Lösungen wie Kompressionskältemaschinen anbieten, wenn bspw. eine reversibel schaltbare Erd-(Sole)-Wärmepumpe als zusätzliche Heizquelle genutzt wird. Mit einem damit kombinierten Zuluftgerät lassen sich Kühlleistungen von durchschnittlich 60 und 80 W/m² erreichen. Das reicht für eine Temperierung selbst an Hitzetagen. Da für beide Funktionen nur ein Rohrsystem verwendet wird, erspart man sich auch einen eigenen Kühlkreislauf. Beachtet werden müssen hier aber Erfordernisse der Raumkühlung, wie etwa der Taupunkt.

„Was so simpel klingt, bedarf jedoch einer ausgefeilten und exakten Planung. Die Planung ist vergleichbar mit der eines Flächen-Heiz- und -Kühlsystems für den Heizbetrieb“, meint Michael Georg, Leiter Produkttechnik für die Roth-Flächen-Heiz- und -Kühlsysteme. Am Anfang stünde die Information, um welchen Gebäudetyp es sich handle und wie es genutzt werde. Daraus ergäben sich die Aufbaukonstruktionen für die vorgesehene Verlegefläche sowie die Auslegung des Systems primär für den Heiz- oder Kühlfall (siehe Interview).