Betonkernaktivierung
Betonkernaktivierung ist eine Variante der Bauteilaktivierung
Es gibt verschiedene Varianten der Bauteilaktivierung. Eine im Massivbau oftmals eingesetzte Variante ist die Betonkernaktivierung. Bei der Betonkernaktivierung wird die Wärme hauptsächlich über Strahlung der sichtbaren Betonfläche und die Zuluft über Fenster oder Quellluftdurchlässe übertragen. Dies wirkt auf den Menschen angenehm, zudem gibt es in diesem Raumklima keinen Zug.
Bei der Betonkernaktivierung mit Wasser werden die Rohre, in denen das Arbeitsmedium zirkuliert, in der Betondecke angeordnet. Kühlleistung, Regelfähigkeit und die Speicherwirkung sind bei der Betonkernaktivierung abhängig von der Lage der Kühlmodule im Beton. Bei mittlerer Anordnung der Kühlmodule lässt sich die Speicherfähigkeit des Betons gut nutzen. Werden bei der Betonkernaktivierung die Module in der Nähe der Oberfläche angebracht, so werden noch höhere Leistungen erzielt.
Die Betonkernaktivierung mit Luft geschieht, indem Gebäudeteile mit großer Masse wie Betondecken oder gemauerte Wände gekühlt und so für die Aufnahme von Raumkühllasten vorbereitet werden. Als Kühlmedium der Betonkernaktivierung dient die Außenluft.
Die Betonkernkühlung mit Zuluft weist neben der Deckenkühlung zwei weitere Merkmale auf. Die Zuluft erneuert zusätzlich auch die Raumluft mit einem Raumluftwechsel von 2,5 – 3 pro Stunde mit gefilterter, vortemperierter und im Sommer entfeuchteter Außenluft.
Kühlung und Heizung durch Betonkernaktivierung mit Wassersystemen
Grundlegend für das Funktionieren der Betonkernaktivierung ist, dass die Kunststoffrohre, durch die das Heiz- und/oder Kühlmedium fließt, in der Betondecke eingegossen werden. Bei der Betonkernaktivierung wird die Speicherwirkung der Betonbauteile genutzt. Je näher sich die Kunststoffrohre an der Oberfläche befinden, desto größer sind die erreichbaren Leistungen. Mit den Rohren, die in der Nähe der neutralen Zone des Bauteils angeordnet sind, werden Leistungen von etwa 35 W/Quadratmeter erreicht. Oft reicht dies nur zur Grundlastabdeckung und um Spitzen abdecken zu können, sind zusätzliche Investitionen notwendig. Mit Rohren von ca. 10 mm Außendurchmesser oder Kapillarrohrmatten, die unmittelbar an der Bauteiloberfläche im Beton eingegossen werden, sind Leistungen bei kleinen Reaktionszeiten bis nahezu 90 W/Quadratmeter realisierbar.
Kühlung durch Betonkernaktivierung mit Zuluft
Bei der Betonkernaktivierung mit Zuluft lassen sich Kühlleistungen zwischen 60 und 80 W/Quadratmeter erreichen. Das hat mehrere Gründe: Zunächst einmal herrscht mit etwa 9 K keine große Temperaturdifferenz zwischen Decke und Zuluft, zudem hat die große Oberfläche der innen berippten Aluminiumrohre und auch die Betriebszeit der Lüftungsanlage große Bedeutung. Der Betrieb während der Tagesstunden bewirkt eine um etwa 1-2 K niedrigere Raumtemperatur als bei der Bauteilkühlung mit Wasser.
Energieversorgungssysteme für Betonkernaktivierung mit Wassersystemen
Für die Heizung oder Kühlung und/oder Kühlung der Betondecken mittels Kunststoffrohren eignen sich alle bekannten Heiz- oder Kühlwassersysteme. Das verwendete Temperaturniveau erlaubt den Einsatz alternativer Energieerzeuger und der Wirkungsgrad der Kältemaschinen lässt sich durch den Betrieb in den Nachtstunden optimieren. Wärmepumpen mit Erdwärmetauscher, Geothermie und freie Kühlung über den Kühlturm helfen ebenso wie Solaranlagen, Kosten zu sparen.
Betriebskosten
Die Bauteilaktivierung kann erheblich zur Kostensenkung beitragen. Aufgrund der Speicherwirkung des Betons können die Nachtstunden genutzt werden, um kleinere Wärme- bzw. Kälteerzeuger einzusetzen. Das eingesetzte Temperaturniveau gestattet die Verwendung alternativer Energieerzeuger. Gegenüber herkömmlichen Systemen lassen sich die Betriebskosten um fast die Hälfte senken.
Energieversorgungssysteme für Betonkernaktivierung mit Zuluft
Für die Kühlung der Betondecken steht Außenluft über 6000 h/a mit weniger als 12°C kostenlos zur Verfügung. In den restlichen Stunden kann die Luft über alle bekannten Arten der Kälteerzeugung (z.B. Kältemaschine, Erdwärmetauscher, Kühlturm usw.) gekühlt werden. Die Erwärmung der Zuluft im Winter auf 12°C erfolgt weitestgehend über eine im Zentralgerät integrierte Wärmerückgewinnung.