Die Bauteilaktivierung (BTA), auch thermische Bauteilaktivierung oder thermische
Betonkernaktivierung (BKA) genannt, 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 oder Bodenplatte (Schwedenplatte, Thermobodenplatte) und/oder in Massivwänden (Wandbauteilaktivierung)
verlegt werden, durch die Wasser als Heiz- bzw. Kühlmedium fließt. Die gesamte durchflossene Massivdecke, -boden bzw. -wand wird
dabei als Übertragungs- und Speichermasse thermisch aktiviert. Das System kann als Grundlast oder zur vollen Beheizung und Kühlung eingesetzt werden. |
Beispiele für oberflächennahe
Bauteilaktivierung
Quelle: Uponor GmbH
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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.
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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. |
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Bei der Planung der Bauteilaktivierung ist es wichtig, nicht
zu hohe (28/24 °C, bei Grundlastauslegung 24/22 °C) oder zu niedrige (20/16 °C) Wassertemperaturen vorzusehen bzw. einzustellen. Es könnte infolge der Dynamik zur Überheizung oder Unterkühlung der Räume führen, weil es ein sehr
träges Heiz- bzw. Kühlsystem ist.
Bei der Bauteilaktivierung führen die Nutzung erneuerbarer Energiequellen (z. B. Solarenergie,
Umweltwärme, Erdwärme) und der Einsatz der Brennwerttechnik oder einer Wärmepumpe zu einer Effizienzsteigerung. |
Betonfußboden mit Fugenarten
Quelle: Uponor GmbH
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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. |
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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
Betonoberflächenaktivierung
Contec ON - Uponor
GmbH |
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Betondeckenaktivierung
in der Fertigteil- und Ortbetondecke
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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. |
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Schwedenplatte
Eine bekannte Art einer thermischen
Bauteilaktivierung ist die wärmegedämmte
Bodenplatte (Schwedenplatte, Thermobodenplatte).
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Um einen reibungslosen
Bauablaufzu gewährleisten,
bietet sich die "Leistung aus einer Hand"
an. Die Versorgungsrohre (Abwasserleitungen,
Leerrohre DN 110 (Wasser, Gas, Elektro, Telekom) und ein V4A Erdungsband können auch im Vorfeld durch einen örtlichen Tiefbauer eingebracht werden, was aber eine genaue Absprache mit dem Bodenplattenhersteller erfordert. Die Arbeiten an der Erdungsanlage (DIN18014) muss durch eine Elektrofachkraft erfolgen bzw. muss mindestens durch eine solche überwacht und abgenomen werden.
Der
Hersteller erstellt mittels einem Laser das Feinplanum (ca 5 cm Splitt mit 2 - 5 mm Körnung) erstellt. Um die exakte
Verlegung der Kantenelementen zu gewährleisten, wird der
Splitt mit Hilfe eines Richtscheides abgezogen. Dabei ist es wichtig,
dass der Untergrund eben ist und die vorher festgelegten Höhen
eingehalten werden. Die Randelemente werden am Schnurgerüst ausgerichtet.
Die Frostschutzschürze wird nach DIN 1054 umlaufend 80 cm tief mit zertifiziertem Frostschutzmaterial
F1 (z.B. Kies, Schotter) ca. 25 cm in der Fläche und 80 cm
rundum eingebracht und verdichtet. Der Sockelbereich ist wärmebrückenfrei erstellt.
Die Bodenplatte (30 cm, 40 cm bei einen Passivhaus)
wird nach der Statik und den Bauplänen eingemessen und ausgerichtet (Diagonalmaße). Die Ecken und Kantenbalken im XPS/EPS (z. B. Styrodur®) werden je nach Statik eingebracht.
Die erste Perimeterdämmung ([Wärmedämmung erdberührter Bauteile] 10 cm [XPS/EPS],
mit Zulassung für den erdberührenden Bereich) wird vollflächig unter der gesamten Bodenplatte verlegt. Danach wird eine selbstklebende Spezialfolie (Abdichtbahn aus Polymerbitumen/Vlies/Alu
- Annika) gegen aufsteigendes Wasser und die 2. Lage 10 cm Dämmung (je
nach Statik, bei einem Passivhaus 10 cm zusätzlich) aufgebracht. Die
Innenwände werden markiert.
Die Rohre (Metallverbundrohr PE/RT/PE 16 x 2,0) der Fußbodenheizung bzw. Flächenkühlung werden nach der Heizflächenauslegung Raum für Raum
und die vorgedämmten Kalt- und Warmwasserleitungen als Ringleitung auf die Dämmung
aufgebracht.
Ob zusätzlich eine Wandbauteilaktivierung, eine Regenwassernutzungsanlage,
eine Gartenwasserleitung als Direktrohr und Badheizkörperanschlüsse
gewünscht wird/werden, muss vorher abgeklärt
werden.
Am Ende wird die Bewehrung, die Bewehrungskörbe im lastabtragenden Bereich, die Baustahlmatten auf Abstandshaltern und der Beton gleichmäßig
mit einer Betonpumpe eingebracht, verdichtet und geglättet.
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 bis 5 Tage je nach
Größe und Form
- Statik sowie Heizkreisverteiler,
Steuer- und Regulierausrüstung, Stellantriebe sowie Thermostate
sind bereits im Grundpreis enthalten
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Funktionsheizen - Betonkernaktivierung
Im Rahmen der Funktionsprüfung nach VOB DIN 18380 wird der Heizbeton aufgeheizt. Die Aufheizung dient der wärmetechnischen
Funktionskontrolle der Flächenheizung und des Betons.
Bei dem späterem Einsatz von Bodenbelägen ist auf den maximal zulässigen Feuchtigkeitsgehalt zu achten, da das erstmalige Aufheizen die Belegreife des Betons nicht unbedingt sicherstellt. Bei Bodenbelägen ist
die Belegreife durch die Bodenbelagfirma zu prüfen (z. B. CM-Messung)!
Der frühestmögliche Heizbeginn ist abhängig von der Qualität und Dicke des Betons. Beheizte Betonkonstruktionen sind nach Abschluß der Betonarbeiten bzw. Verschleißschichtverlegung aufzuheizen. Vor dem Aufheizen muß sowohl die Druckpüfung (Dichtheitsprüfung) und die Einregulierung (Hydraulischer Abgleich) erfolgt sein.
Bei Betonkonstruktionen mit einer Dicke von 10 - 30 cm darf der Aufheizvorgang frühestens
28 Tage nach Beendigung der Betonarbeiten begonnen werden. Die Abstimmung mit dem Betonhersteller bzw. Statiker ist in jedem fall erforderlich. Grundsätzlich ist daher Rücksprache mit der
Betonfachfirma hinsichtlich des Heizbeginns und Aufheizvorganges
zu nehmen.
Das Aufheizen erfolgt nach
der Freigabe der Betonfläche durch die Bauleitung (üblicherweise
nach dem 28. Tag der Betoneinbringung) mit einer Vorlauftemperatur 5 K
über der Betontemperatur, die mindestens eine
Woche zu halten ist. Danach erfolgt schrittweise die Anhebung der
Vorlauftemperatur um 5 K pro Tag bis zur Auslegungstemperatur,
die 1 Tag ohne Nachtabsenkung gehalten wird. Anschließend erfolgt die Absenkung der
Vorlauftemperatur um 10 K pro Tag.
Während und nach dem Aufheizvorgang wird der Betriebszustand dokumentiert (Aufheizprotokoll). Alle Fugen sind auf Funktionsfähigkeit zu überprüfen. Feststoffe sind aus dem Fugenraum zu entfernen. Im Winter
darf die Anlage bei Frostgefahr nicht abgeschaltet werden, wenn
keine anderen Schutzmaßnahmen vorhanden sind.
Aufheizprotokoll Betonkonstruktion pih
Industrieflächenheizung - Roth Werke GmbH |
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Betonthermix-Geo, Vertikalkollektor
im Grundwasserbereich
Quelle: WYRICH ENERGIE GmbH
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Geoaktive
Bauteile
In besonders gut gedämmten
Häusern reicht die Wärme aus,
die man aus einer Kellerwand oder einer Bodenplatte dem Erdreich z. B. mit einer Wärmepumpe entziehen
kann, um den notwendigen Wärmedarf des Hauses abzudecken. In den Bauteilen sind Rohrleitungen, wie
sie in der Bauteilaktivierung eingesetzt werden, vorhanden.
Geoaktive Kellerwand
Die Energie der Erdwärme nur wenige Meter unter der Erde reicht aus, um ein Einfamilienhaus
mit Energie zu versorgen. Diese Energie nutzt ein Doppelwandsystem mit integrierter Dämmung nutzt die außenseitig vorhandene Erdwärme.
Der Einsatz ist bei Einfamilienhäusern (Hangseite)
und im Tiefgaragenbereich möglich.
Betonthermix-Geoplatte
In der Bodenplatte ist ein
geschlossenes Rohrystem, das über
dem Grundwasserbereich zum Einsatz kommt.
Die Bodenplatte funktioniert als Vertikalkollektor,
der in sandigen, wasserführenden Erdschichten die Erdwärme nutzt. Mit dem System kann eine Heizleistung von ca. 2,5 kW entzogen werden.
WYRICH
ENERGIE BETONTHERMIX
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KS-QUADRO
THERM mit aufgesetzter Betondecke
Quelle: KS-QUADRO Bausysteme GmbH
/ EVOTURA GmbH & Co. KG
Ziegel-Flächenheizungssystem / Unitherm Flächenheizung
Quelle: LEIPFINGER-BADER KG / UNIPOR-Ziegel
Marketing GmbH |
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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 (Wassertemperaturen nahe der Raumtemperatur) 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.
KS-QUADRO
THERM System
EVOTURA
Wandflächentemperierungssystem
Ziegel-Flächenheizungssystem
/ Unitherm Flächenheizung |
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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. |
KS-QUADRO E Mauerwerk
/ EVOTURA Temperierungsmodule
Quelle: KS-QUADRO
Bausysteme GmbH / EVOTURA GmbH & Co. KG |
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Bei der Planung
der Bauteilaktivierung ist es wichtig, nicht
zu hohe oder zu niedrige Wassertemperaturen
vorzusehen bzw. einzustellen. Es könnte infolge der Dynamik zur
Überheizung oder Unterkühlung
der Räume führen, weil es ein sehr
träges Heiz- bzw. Kühlsystem ist.
Bei der Bauteilaktivierung
führen die Nutzung erneuerbarer Energiequellen
(z. B. Solarenergie, Umweltwärme, Erdwärme) und der Einsatz
einer Wärmepumpe zu einer Effizienzsteigerung.
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.
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Wärmesenke
Eine Wärmesenke ist ein Bauteil,
das eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt
und außerdem über eine hohe Wärmekapazität
verfügt (angrenzende Medien können feste Gegenstände,
Flüssigkeiten oder Gase sein). Eine Wärmesenke ist also ein räumlich begrenzter Bereich, der in ihm gespeicherte oder zugeführte thermische Energie an ein angrenzendes Medium abgibt. Diese führen in der Haustechnik
zu Wärmeverlusten (höheren Heizwärme-
bzw. Kühlbedarf), werden aber auch zur Aufnahme von Energie, z. B. aus einer Erdwärmesonde, eingesetzt.
Nach der DIN V 18599 "Energetische
Bewertung von Gebäuden" werden Wärmeverluste
als Wärmesenken bezeichnet. Teil 2 "Nutzenergiebedarf
für Heizen und Kühlen" unterschiedet zwischen:
- Transmissionswärmesenken
- Lüftungswärmesenken
- Inneren Wärmesenken
- Wärmesenken durch Abstrahlungsverluste
Zum Beispiel ist ein Heizkörper, der Energie aus dem Heizsystem an die umgebende Luft abgibt oder eine Erdwärmesonde, wo das umgebende Erdreich Wärme an die in der Sonde zirkulierende Sole (Wasser-Frostschutz-Gemisch) abgibt eine Wärmesenke.
Eine Wärmesenke kann aber auch z. B. in der Elektrotechnik,
im Maschinenbau und in thermischen
Solaranlagen zu einer gewollten Abführung
von Wärme eingesetzt werden, um eine Überhitzung
zu ververhindern. Durch eine gute Wärmeleitfähigkeit
kann Energie schnell abführt und/oder durch eine
hohe Wärmekapazität kann eine relativ konstante Temperatur
für einen bestimmten Zeitraum bereitgehalten werden. |
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Hinweis!
Schutzrechtsverletzung: Falls Sie
meinen, dass von meiner Website aus Ihre Schutzrechte verletzt werden,
bitte ich Sie, zur Vermeidung eines unnötigen Rechtsstreites, mich
umgehend bereits im Vorfeld zu kontaktieren, damit
zügig Abhilfe geschaffen werden kann. Bitte nehmen Sie zur Kenntnis:
Das zeitaufwändigere Einschalten eines Anwaltes zur Erstellung
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nicht dessen wirklichen oder mutmaßlichen Willen. Die Kostennote
einer anwaltlichen Abmahnung
ohne vorhergehende Kontaktaufnahme mit mir wird daher im Sinne der Schadensminderungspflicht
als unbegründet zurückgewiesen. |
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