Ein Gebäude, das im Sommer kühl und im Winter warm bleibt, ohne dass Sie dafür ständig die Heizung oder Klimaanlage hochdrehen müssen? Eine Technologie, die die Energiekosten senkt und hocheffizient ist? All das kann durch die Bauteilaktivierung erreicht werden. In diesem Artikel erfahren Sie, wie diese Methode funktioniert, welche Vorteile sie bietet und warum dies der nächste große Schritt in der nachhaltigen Gebäudeklimatisierung ist.
Warum wir uns mit diesem Thema beschäftigen: Ältere Menschen verspüren weniger Durst, wodurch ihr Körper im Sommer Flüssigkeits- und Mineralverluste schlechter ausgleichen kann. Dies kann Nieren, Gedächtnis, Verdauung und Blutdruck beeinträchtigen. Zudem verringern Flüssigkeitsmangel und niedriger Blutdruck die körperliche Belastbarkeit, was alltägliche Bewegungen wie Treppensteigen, Aufstehen oder das Halten des Gleichgewichts erschwert. Ältere Menschen gehen keiner Arbeit mehr nach und sind verstärkt zu Hause, ihr Zuhause ist oft ihr Lebensmittelpunkt. Angesichts der immer öfter auftretenden Hitzeperioden beschäftigen wir uns daher auch mit der Kühlung und Gebäudeklimatisierung.
Diese Woche steht uns in Europa eine nächste Hitzewelle bevor. Extremwetter nehmen zu – auch die Hitzeperioden. Diese sind eine besondere Belastung für uns Menschen, und um in der Praxis besser mit diesen Entwicklungen umgehen zu können, werden wir auch im Bereich Bauen und Sanieren verstärkt darauf eingehen müssen.
Neben Heiztechnologien werden wir künftig auch Kühlsysteme in unsere Gebäude integrieren. In Büroanlagen sind diese Kühlsysteme schon verstärkt integriert, in Wohnungen und Privathäusern ist die Kühlung bis dato eine Herausforderung. Nachträglich eingebaute Systeme sind oft teuer im Betrieb, da sie Strom fressen. In diesem Zusammenhang wollen wir heute eine Methode vorstellen, die vor allem im Neubau an Bedeutung gewinnt: Die Bauteilaktivierung.
Die Gebäudemasse als thermischer Speicher
Im Kern geht es bei der Bauteilaktivierung darum, die Gebäudestrukturen zur Speicherung und Abgabe von Wärme oder Kälte zu nutzen. Stellen sie sich eine Fußbodenheizung vor – und erweitern sie dieses Konzept um Wände. Die Gebäudemasse wird als thermischer Speicher eingesetzt, was eine gleichmäßige und energieeffiziente Regelung der Temperatur von Innenräumen ermöglicht.
Ein entscheidender Vorteil der Bauteilaktivierung liegt in ihrer hohen Energieeffizienz. Durch die Nutzung der vorhandenen Gebäudemasse kann der Energieverbrauch signifikant reduziert werden. Der Grund: Durch die wesentlich größeren Übertragungsflächen gibt die Bauteilaktivierung bereits bei geringen Temperaturunterschieden nennenswerte Kühl- oder Heizleistungen an die Räumlichkeiten ab.
Sie ist nicht dadurch nicht nur klimaschonend, weniger Verbrauch bedeutet auch: Diese Form des Heizens oder Kühlens schont auch den privaten Geldbeutel, da die Betriebskosten reduziert werden. In Zeiten der hohen Lebenserhaltungskosten sind niedrige laufende Kosten ein wichtiger Punkt in der Entscheidungsfindung. Daher gewinnt die Bauteilaktivierung in der Praxis laufend an Bedeutung.
Wie funktioniert die Bauteilaktivierung?
Eine Bauteilaktivierung funktioniert wie eine Fußbodenheizung, allerdings werden Rohrsysteme in allen Betonbauteilen integriert, also in den Decken, Wänden oder Böden. Durch diese Rohre fließt ein Wärmeträgermedium – häufig Wasser – das je nach Bedarf erwärmt oder gekühlt wird. Beton ist ein sehr guter Wärmespeicher, und diese Eigenschaft wird genutzt: Die so gespeicherte Wärme oder Kälte wird dann langsam an den Raum abgegeben, was zu einer angenehmen Raumtemperatur führt. Das Gebäude wird so im Sommer gekühlt und im Winter beheizt, wodurch ein ganzjährig angenehmes Raumklima geschaffen wird.
Die Integration der Bauteilaktivierung in die Gebäudeplanung erfordert eine enge Zusammenarbeit zwischen Architekten, Ingenieuren und Baufirmen. Der architektonische Entwurf muss von Beginn an die Anforderungen der Bauteilaktivierung berücksichtigen, was auch die Platzierung und Ausrichtung von Fenstern und Wänden einschließt, um die thermische Lasten zu optimieren. Bedeutet: Damit eine Bauteilaktivierung in der Praxis funktioniert, muss sie in der Planung genau berechnet werden. Plus: Das Design des Gebäudes kann auch dazu beitragen, die Effizienz der Bauteilaktivierung zu maximieren: Beispielsweise durch die zusätzliche Nutzung der Sonneneinstrahlung oder die natürliche Kühlung durch Nachtluft.
Die Wärmeabgabe erfolgt über größere Oberflächen und führt zu einer gleichmäßigeren Temperaturverteilung im Raum. Im Gegensatz zu herkömmlichen Heizkörpern gibt es keine sichtbaren Installationen oder Geräusche. Diese Systeme haben weiters die Lebensdauer eines Gebäudes und benötigen wenig Wartung, was auch den Bedarf an Baumaterialien und -komponenten über die Zeit sehr reduziert.
Was bei der Bauteilaktivierung zu beachten ist
Diese Form des Heizens und Kühlens ist besonders gut geeignet für Neubauten, bei denen die Planung von Beginn an integriert ist und die Rohre gleich beim Bau in die Wände und in den Boden eingebaut werden können. Bei der Sanierung bestehender Gebäude ist die Implementierung zwar schwieriger und kostspieliger, aber nicht unmöglich. So können Kapillarrohrmatten in Decke, Wand und Fußboden im Zuge einer Sanierung integriert werden, im Trockenbau werden auch Gipsbauplatten mit bereits integrierten Heizungsrohren verwendet. Das Gebäude sollte eine Dämmung auf Niedrigenergie-Standard haben, um diese Form des Heizens und Kühlens optimal zu nutzen.
Da das System auf der Speicherung und langfristigen Abgabe von Energie basiert, kann es sehr energieeffizient und klimafreundlich sein, besonders in Kombination mit erneuerbaren Energiequellen. So lässt sie sich gut mit kombinieren mit Photovoltaiksystemen zur Stromerzeugung sowie Wärmepumpen und Solarsystemen: Denn es reichen auch geringe Vorlauftemperaturen. Weiters wird eine Strahlungswärme und -kälte als angenehmer empfunden. Aber Achtung: Die Betondecken sollten nicht verkleidet oder verhängt werden, damit der Wärmeaustausch mit dem Raum gewährleistet wird. Es gibt auch keine störenden Radiatoren. Weiters muss im Sommer beim Lüften aufgepasst werden: Durch die Temperaturunterschiede beginnt die Wand zu Schwitzen, die Wohnung darf keine Tropfsteinhöhle werden.
Einer der größten Nachteile der Bauteilaktivierung ist die Trägheit des Systems. Temperaturänderungen treten nicht sofort ein, sondern entwickeln sich langsam. Wird das System heruntergefahren, dauert es auch länger, bis die Wirkung der Heizung/Kühlung reduziert wird. Außerdem kann die Einrichtung einer Bauteilaktivierung aufgrund der notwendigen Integration von Rohren in die Bauteile teurer sein als herkömmliche Systeme. Die Bauteilaktivierung gibt es auch als hybrides System in Kombination mit einem traditionellen Klimatisierungs-System, wenn Flexibilität erwünscht ist.
Fazit: Herausforderungen in der Implementierung umfassen die Anfangskosten, die Notwendigkeit einer präzisen Planung und Koordination sowie die Anpassung an lokale klimatische Bedingungen.
Forschungen konzentrieren sich nun auf die Optimierung der Systeme. So sollen Materialien und Methoden entwickelt werden, um die Wärmeübertragung zu verbessern und die Reaktionszeit des Systems zu verkürzen. So sollen in der Folge auch die Kosten gesenkt werden. Innovative Ansätze könnten zukünftig auch die Integration von smarten Steuerungssystemen beinhalten, die auf Basis von Echtzeitdaten automatisch regulieren. Auf Grund der effizienten Ressourcennutzung gehen wir davon aus, dass die Bauteilaktivierung eine wichtige Rolle in der Zukunft spielen wird.
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