Betonkernaktivierung

Die thermische Betonkernaktivierung, (thermische Bauteilaktivierung), bezeichnet Systeme, die Gebäudemassen zur Temperaturregulierung nutzen. Diese Systeme werden zur Heizung und Kühlung verwendet, indem Rohrleitungen (Kunststoffrohre) als 2- oder 3-Leiter-System in Massivdecken und/oder in Massivwänden (Wandbauteilaktivierung) verlegt werden, durch die Wasser als Heiz- bzw. Kühlmedium fließt. Die gesamte durchflossene Massivdecke bzw. -wand wird dabei als Übertragungs- und Speichermasse thermisch aktiviert. Das System kann als Grundlast oder zur vollen Beheizung und Kühlung eingesetzt werden.

Die aktivierten Bauteile nehmen über ihre gesamte Fläche je nach Heiz- oder Kühlfall Wärme auf oder geben sie wieder ab. Durch die vergleichsweise großen Übertragungsflächen können die Systemtemperaturdifferenzen niedrig gefahren werden, sodass das Medium nicht so stark erwärmt werden muss, wie z. B. das Wasser einer herkömmlichen Zentralheizung mit Heizkörpern. Aufgrund dieser geringeren Vorlauftemperaturen können zum Heizen z. B. Wärmepumpen besonders effizient eingesetzt werden. Zum Kühlen eignen sich alternative Energien, wie z. B. die freie Rückkühlung über Erdwärmetauscher, Grundwasserkühlung oder Kaltwassersätze.

Die massiven Bauteile nehmen aber auch die Wärme vom Medium oder von den Räumen auf, diese wird gespeichert und gibt sie zeitversetzt an den Raum oder das Medium weiter. Dadurch kommt es zu einer Phasenverschiebung zwischen der Energieerzeugung und -abgabe. Die Tagesleistungsspitzen werden dadurch abgeflacht, d.h. diese Lastspitzen werden abgesenkt und teilweise verschoben, zu Zeiten, in denen keine Raumnutzung vorliegt. Im Sommer wird z. B. die Nachtabkühlung zur Kühlung des Mediums genutzt und dem Bauteil Wärmeenergie entnommen. Tagsüber werden die Räume durch Wärmefluss in die nun abgekühlten Wände gekühlt. Die Kühlung erfolgt somit bedarfsgerecht am Tage, die maximale Tagestemperatur wird gesenkt und diese tritt zu einem späteren Zeitpunkt auf, also ohne Kühlung. Dadurch ist die thermische Bauteilaktivierung besonders für Bürogebäude geeignet.


Eine bekannte Art der Bodenplatte ist die "Schwedenplatte" (Thermobodenplatte). Die Vorteile des Fundaments sind:

•  Wärmegedämmte Bodenplatte mit integrierter Niedertemperatur-Fußbodenheizung
• Abwasser- und Trinkwasserleitungen sind bereits in der Bodenplatte integriert
•  Keine Dehnungsfuge (bei Fliesenbelag sehr wichtig)
•  Zeiteinsparung beim Weiterbau, da Estrich nicht mehr erforderlich ist
•  Höchste Genauigkeit durch Lasereinbau
•  Oberkante Platte ist bereits fertig für den Bodenbelag (Teppich, Parkett, Fliesen etc.)
•  Keine Nässe- und Schimmelproblematik
• U-Wert 0,17 W/m² K (Passivhaus 0,10 W/m² K möglich)
•  Wahlweise für Massivhaus, Fertighaus, Gewerbe oder Blockhaus bis 2½-geschossig
•  Hohe Kosten- und Zeiteinsparung beim Weiterbau, Bauzeit der Bodenplatte 2–5 Tage je nach Größe und Form
•  Statik sowie Heizkreisverteiler, Steuer- und Regulierausrüstung, Stellantriebe sowie Thermostate sind bereits im Grundpreis enthalten

Um eine Scherwirkung auf die Rohre im Bereich der Bewegungsfugen bzw. Dehnungsfugen bei konventionellen Bodenaufbauten zu verhindern, werden die Rohre in Schutzrohre (Rohrschutzhülsen von mindestens 1 m Länge [z. B. Kunstoffrohre, Flexrohre]) verlegt. Hierzu muss bei der Planung ein Fugenplan erstellt und bei der Aufteilung der Heizkreise berücksichtigt werden. Es sollten nur Anbindeleitungen die Bewegungsfugen kreuzen.
Bei Industrieböden sollen Fugen in Betonböden als Scheinfugen oder Pressfugen (Arbeitsfugen)  ausgebildet werden. Aber auch Raumfugen   sind machbar.

Scheinfugen werden nur als Kerbe im oberen Bereich der Betonplatte bei großflächigem Einbau eingeschnitten. Der Kerbschnitt soll um ein Drittel bis ein Viertel die Plattendicke schwächen. Der darunter entstehende Riss ist erwünscht. Werden Scheinfugen vergossen, ist ein Nachschnitt erforderlich. Heizungsrohre, die eine Scheinfuge kreuzen, benötigen keinen besonderen Schutz.
Arbeitsfugen oder "Pressfugen" trennen die Betonplatte in ganzer Dicke voneinander. Sie entstehen beim Herstellen benachbarter Plattenfelder oder -streifen, die in zeitlichem Abstand anbetoniert werden. Ist eine Querkraftübertragung in der Fuge erforderlich, kann diese mit einer Verzahnung (Nut und Feder), gegebenenfalls mit Stahldübeln hergestellt werden. Pressfugendurchquerende Heizungsrohre sind mit Rohrschutzhülsen von mindestens 1 m Länge zu versehen, wenn das Heizungsrohr vor dem Betonieren mechanischen Belastungen ausgesetzt wird (z. B. durch Aufstellen der Schalung auf das Heizungsrohr).
Bei Raumfugen trennen die Betonplatte in ganzer Dicke. Raumfugen ermöglichen bei entsprechender Ausbildung eine Ausdehnung der Platte. Sie sind stets bei Wandanschlüssen, Stützen oder anderen festen Einbauten vorzusehen. Heizungsrohre, die Raumfugen durchqueren, sind auf grund der zu erwartenden mechanischen Belastung im Fugenbereich mit Rohrschutzhülsen von mindestens 1 m Länge zu schützen. Quelle: Uponor GmbH

Zur Klimagestaltung von Gebäuden wird das wasserführende Heiz-/Kühlrohrsystem BETONTHERMIX in die Betondecken installiert. Wyrich-Energie entwickelte diese neuartige Fertigteilelementdecke mit einer geringen Höhe von nur 6 cm. BETONTHERMIX wird hierbei werkseitig direkt unter der Unterbewehrung angebracht und gewährleistet somit eine effektive Betonkernaktivierung.

Die Bauteilaktivierung ist aufgrund seiner unübertroffenen Wirtschaftlichkeit und Energieeffizienz mittlerweile im Gewerbebau absoluter Standard. geworden. Nur im Wohnungsbau haben sich die Systeme noch nicht durchgesetzt. Fachleute gehen aber davon aus, dass sich die Bauteilaktivierung zur Temperierung in allen Neubauten (Passivhaus, Niedrigstenergiehaus, Niedrigenergiehaus), die nach der EnEV entsprechend gedämmt werden müssen, in den nächsten Jahrzehnten durchsetzen wird.

- DIN EN 1264-1:2011-09 "Raumflächenintegrierte Heiz- und Kühlsysteme mit Wasserdurchströmung - Teil 1: Definitionen und Symbole; Deutsche Fassung EN 1264-1:2011"
- DIN EN 1264-2:2013-03 "Raumflächenintegrierte Heiz- und Kühlsysteme mit Wasserdurchströmung - Teil 2: Fußbodenheizung: Prüfverfahren für die Bestimmung der Wärmeleistung unter Benutzung von Berechnungsmethoden und experimentellen Methoden; Deutsche Fassung EN 1264-2:2008+A1:2012"
- DIN EN 1264-3:2009-11 "Raumflächenintegrierte Heiz- und Kühlsysteme mit Wasserdurchströmung - Teil 3: Auslegung; Deutsche Fassung EN 1264-3:2009"
- DIN EN 1264-4:2009-11 "Raumflächenintegrierte Heiz- und Kühlsysteme mit Wasserdurchströmung - Teil 4: Installation; Deutsche Fassung EN 1264-4:2009"
- DIN EN 1264-5:2009-01 "Raumflächenintegrierte Heiz- und Kühlsysteme mit Wasserdurchströmung - Teil 5: Heiz- und Kühlflächen in Fußböden, Decken und Wänden - Bestimmung der Wärmeleistung und der Kühlleistung; Deutsche Fassung EN 1264-5:2008

Im Allgemeinen wird bei der Bauteilaktivierung immer von Decken und Fußböden geredet. Damit ist aber nicht die vollständige Gebäudehülle aktiviert. Es fehlen die Wände (Außen- und Innenwände), die auch temperiert sein sollten, um die Thermische Behaglichkeit vollständig hinzubekommen.

Im Gegensatz zu den konventionellen Fußboden- und Wandheizungen, bei denen die Heizkreisläufe auf den vorhandenen Fußboden bzw. an der Wand aufgesetzt und gegen die Sohlplatte (Bodenplatte) oder Trenndecke bzw. die Außenwand gedämmt werden, kommen bei der Bauteilaktivierung die Rohre direkt fest umschlossen in die Bauteile. Dies setzt voraus, dass ein formbarer Baustoff (Beton) oder Formsteine (z. B. Kalksandsteine [KS], Poroton, Blähton) verarbeitet wird. Die Wandsysteme können problemlos in die Deckensysteme eingebunden werden.

Wenn die aktivierbare Masse groß genug ausgelegt wird und eine ausreichende Dämmung nach Außen vorhanden ist, dann kann die Heizwassertemperatur sehr niedrig gehalten werden. Aufgrund der hohen gespeicherten Energie verliert das Haus nur sehr langsam an Wärme.
Da es in Wohnungen Räume gibt, in denen niedrigeren Raumtemperatur gewünscht werden (z. B. Schlafräume) werden bei Vollheizsystemen verschiedene Heizkreisläufe geplant, dann sind auch Temperaturunterschiede von 1 bis 2 °C möglich. Wenn die Bauteilaktivierung nur zum Temperieren (Grundlast) der Räume geplant ist, dann kann die restliche Heizlast über Heizkörper oder über die kontrollierte Wohnungslüftung (KWL) elektrisch zugeführt werden.
Natürlich können die Wände auch zur Kühlung eingesetzt werden. Dabei fließt dann statt Heizungswasser kaltes Wasser durch das gleiche Rohrsystem.

Das Komplettsystem KS-QUADRO THERM (KS-QUADRO E Mauerwerk [Formsteine für die Installation von Elektro- , Kommunikations- und Versorgungsleitungen] und EVOTURA Temperierungsmodule) besteht aus massivem Kalksandstein und einer Heiz- und Kühltechnologie zur Temperierung (Heizen und passives Kühlen) von Wandflächen, das in die aktivierten Decken eingebunden werden kann. Durch die Einbindung der Wände kann die Heizwassertemperatur erheblich gesenkt und wenn eine Klimaanlage vorhanden ist, dann kann diese ebenso kleiner ausgelegt werden.

Die Rohre der EVOTURA Temperierungsmodule werden in das KS-QUADRO E Mauerwerk eingesetzt. Hier  strömt das Heizungs- oder Kühlwasser über das obere Vorlaufrohr des Temperierungsmoduls in das innere Koaxialrohr. Am Wandfuß strömt dieses dann über in das äußere Rohr. Von dort gibt das Heizungs- oder Kühlwasser die eingetragene Energie unmittelbar an die Wand ab und aktiviert deren Speichermasse.

Die Bauteilaktivierung ist aufgrund seiner unübertroffenen Wirtschaftlichkeit und Energieeffizienz mittlerweile im Gewerbebau absoluter Standard. geworden. Nur im Wohnungsbau haben sich die Systeme noch nicht durchgesetzt. Fachleute gehen aber davon aus, dass sich die Bauteilaktivierung zur Temperierung in allen Neubauten (Passivhaus, Niedrigstenergiehaus, Niedrigenergiehaus), die nach der EnEV entsprechend gedämmt werden müssen, in den nächsten Jahrzehnten durchsetzen wird.