Heizen und Kühlen

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Wärmespeicher Beton

Im Sommer angenehm kühl, im Winter wohlig warm – der Baustoff Beton schafft ohne großen Energieaufwand ein konstantes Raumklima. Durch sein hervorragendes Speichervermögen sammelt er Energie direkt im Haus, speichert sie und gibt sie später in Form von angenehmer Raumwärme wieder ab. Bei großflächigen Betonbauteilen erfolgt bis zu 90% des Wärmeaustausches durch Strahlungswärme, die restlichen 10% durch Wärmeströmung der Raumluft. Beton kann dem Raum aber auch überflüssige Wärme entziehen, die dann über Nacht durch Lüftung nach außen abgeleitet wird, und schafft somit ein angenehm kühles Raumklima. Mit Hilfe der Speicherwirkung lassen sich Umweltenergien gut nutzen, auch wenn sie – im Vergleich zum anfallenden Bedarf – im Tagesverlauf antizyklisch zur Verfügung stehen sollten. In Bürogebäuden wird die Bauteilaktivierung schon vielfach eingesetzt, jedoch gilt es, die Abstimmung mit dem Gebäudekonzept weiter zu optimieren.

Aktiver Wärmespeicher Beton

Die Funktionsweise der aktiven Betontemperierung ist einfach beschrieben: In Betonbauteile werden bei der Herstellung Rohrleitungen eingelegt, durch die entweder warmes oder kaltes Wasser geleitet wird. Das Wasser gibt die Wärme oder Kälte an den Beton ab und temperiert so den Raum. Der Betonbauteil funktioniert beim Erwärmen wie ein Kachelofen. Beim Kühlen ist es umgekehrt und der Betonbauteil wird zum Kühlelement. Wenn ein Gebäude richtig geplant ist, reguliert sich die Bauteilaktivierung fast selbst, dadurch wird die Nutzbarkeit von Umweltwärme verbessert – klassische Heizsysteme und Klimaanlagen sind Schnee von gestern!

Kirchdorfer Konzernzentrale

Nutzung Erdwärme

Der Gebäudebereich gehört zu den größten Energieverbrauchern und CO₂-Emittenten und stellt somit auch einen wesentlichen Ansatzpunkt für nachhaltige und energieeffiziente Konzepte und Technologien dar. Die hohe Wärmeleit- und Speicherfähigkeit von Beton machen diesen Baustoff zu einem idealen Energieabsorber. Um die Raumtemperatur optimal steuern zu können, werden in die Bauteile aus Beton vorgefertigte Rohrsysteme eingebaut, durch die je nach Bedarf warmes oder kühles Wasser geleitet wird, das die Wärme oder Kälte an den Beton abgibt und so den Raum temperiert. Eine nach menschlichem Ermessen unerschöpfliche Energiequelle ist die Erdwärme. In einer Tiefe von rund 10 bis 20 Metern herrscht das ganze Jahr über eine gleichmäßige Temperatur von 10 bis 12°C. Über einen Erdwärmekollektor oder mit Erdsonden wird die Energieform der Geothermie über Niedertemperatursysteme effizient genutzt. Die entzogene Erdwärme wird mit Hilfe einer Wärmepumpe auf ein höheres Temperaturniveau gebracht. Um Räume zu heizen, genügen für die großen Flächen von Betondecken und –wänden bereits niedrige Temperaturen im Heizungssystem. Auch der notwendige Energieaufwand zum gesteuerten Kühlen (free cooling) der Elemente ist gering.

       

   

   

     
Zu diesem Thema finden Sie hier einen Vortrag von Univ.-Prof. DI Dr.techn. Dietmar Adam

 Innovative Systeme der Erdwärmenutzung3.44 MB

Von der Forschung zum Demoobjekt

Hocheffiziente Gebäude können alleine mit thermischer Bauteilaktivierung beheizt und gekühlt werden. Damit die Theorie rasch zur Realität werden kann, will die Österreichische Zementindustrie die bisherigen Erkenntnisse zur Bauteilaktivierung des Energiespeichers Beton gemeinsam mit Projektpartnern und Fördergebern an der Basis ansetzen.

2011/2012 wurden auf dem Gelände der Bauakademie Salzburg im Rahmen eines Forschungsprojektes drei bauteilaktivierte Simulationsräume installiert. Diese sollen weitere Forschungserkenntnisse für die Praxis bringen und als Demonstrationsprojekt für künftige Nutzer und Auszubildende dienen. Es handelt sich dabei um Boxen mit Fenstern und einer Tür, die über Wärmedämmung nach letztem Stand der Technik verfügen. Jede einzelne raumbildende aktivierte Fläche kann individuell gesteuert werden, um alle unterschiedlichen Varianten, etwa Heizen mit dem Fußboden und Kühlen mit der Decke, zu simulieren. Gemessen und beobachtet werden sollen darin Luft- und Oberflächentemperaturen, Luftfeuchte und der notwendige Heiz- und Kühlbedarf, sowie die zeitlichen Abläufe der Temperaturänderungen. Eine große Rolle spielen aber auch das subjektive Wohlfühlverhalten oder die direkte Auswirkung verschiedener Beschattungssysteme auf das Raumklima. Die Überprüfung theoretischer, noch zu entwickelnder Rechenmodelle und die neuen Erfahrungen aus dem Praxisbetrieb werden wegweisend für den umfassenden Einsatz der Bauteilaktivierung in der Architektur sein.

Wir müssen Häuser entwickeln, die in der Ausstattung intelligent sind, lediglich eine minimale technische Ausstattung brauchen und in der Nutzung einfach begreifbar sind. Der Mensch muss bei Entwicklungen im Mittelpunkt stehen, nicht die Technik, sonst sind Forschungsergebnisse nutzlos. Das Haus der Zukunft muss mit durchschnittlichem Hausverstand bzw. ohne lange Anleitungen bedienbar sein – als Endziel einer mehrjährigen Forschungsreihe.

 

Das neue Demonstrationsobjekt des Simulationsraumes veranschaulicht eindeutig das Prinzip, dass bei einem bauteilaktivierten Gebäude gänzlich auf Heizkörper verzichtet werden kann.

 

Schulung/Weiterbildung

        

Nachhaltigkeit und Klimaschutz im Wohn- und Dienstleistungsbau sind große Zukunftsthemen und seit Jahren wesentlicher Schwerpunkt der Zementindustrie. Damit die Theorie rasch zur Realität werden kann, will man mit den bisherigen Erkenntnissen zur Bauteilaktivierung des Energiespeichers Beton gemeinsam mit den Bauinnungen an der Basis ansetzen. Die neuesten Erkenntnisse und Forschungsergebnisse werden in unterschiedliche Lehr- und Ausbildungsangebote für die Bauwirtschaft sinnvoll und ergänzend integriert.
Im Jahr 2009 wurde eine eigene Forschungsstelle in der Bauakademie in Salzburg eingerichtet, die für Wissenstransfer und Forschungsprojekte zuständig ist. Ziel ist es, wissenschaftliche Resultate so rasch wie möglich in die Praxis zu bringen und eine bestmögliche Umsetzung zu erreichen. Damit der Umgang mit der neuen Materie effizient erlernt werden kann, wurde gemeinsam mit der Zementindustrie eine Ausbildungsinitiative für das Baugewerbe gestartet. Maurerlehrlinge werden seit dem Wintersemester 2010 im Rahmen der zwischenbetrieblichen Ausbildung im Teilgebiet "Schalen und Bewehren" in die neue Technologie eingeführt, Schalungsbauer aber auch Installateure erhalten themenspezifisches Wissen an den Berufsschulen und Praxisvertiefung an der Bauakademie. Auch Polieren und Baumeistern werden an der Bauakademie Salzburg einschlägige Module angeboten. Salzburg fungiert hier als Pilotstandort, nach einer Erprobungsphase sollen die Weiterbildungsmodule über die Bauakademie Österreich an allen 8 Standorten in Österreich angeboten werden. Auch HTLs und Fachhochschulen sollen in die Initiative eingebunden werden.

Wettbewerbe

Broschüre zum Innovationspreis 2010

Im Frühjahr 2010 lobte das Betonmarketing Österreich (BMÖ) in Kooperation mit dem BMVIT, der ÖGUT und der ACTP den Innovationspreis "Energiespeicher Beton 2010" aus. Mit Unterstützung der befreundeten Partnerorganisationen BETONSUISSE und den regionalen BetonMarketing Gesellschaften in Deutschland wurde der Preis in der Schweiz, in Deutschland und in Österreich ausgeschrieben und war mit 30.000 Euro dotiert. 73 Projekte wurden eingereicht. Dem länderübergreifenden Wettbewerb lag die Auseinandersetzung mit dem Baustoff Beton als Energiespeicher zugrunde. Gesucht wurden Gebäude, die zwischen 2000 und 2010 errichtet wurden oder gerade in Entstehung waren und bei denen die zukunftsweisende Technologie der thermischen Bauteilaktivierung im Zentrum steht. Um eine Reduktion des Energieaufwandes zu erreichen, gab es die verschiedensten Lösungsansätze.

 Energiespeicher Beton 20109.17 MB

Mit der Durchführung des Wettbewerbes und der Erhebung realisierter, beziehungsweise in Bau befindlicher Gebäude sind Good-Practice Beispiele gefunden worden. Anhand dieser konnte der aktuelle Kenntnisstand der aktiven Nutzung der Betonspeichermasse dokumentiert werden. Von den Ergebnissen werden weiterführende Forschungs- und Ausbildungsinhalte abgeleitet werden.

 

 

Firmenzentrale Trepka (Schmelz & Partner)	B35 (H. Leibundgut)	Balanced Office Building (B. Frohn)

Veranstaltungen

"Energiespeicher Beton – Visionäres Energiemanagement auf dem Prüfstand" – Innsbruck, 22. November 2012

Bei einem hochkarätig besetzten Expertenforum in Innsbruck standen erfolgreiche Praxisbeispiele für den Einsatz des Energiespeichers Beton im Mittelpunkt. So auch die neue Innsbrucker Zentrale der ASFINAG. Architekt Peter Lorenz erklärte: "Das gesamte Gebäude wird über Geothermie betrieben. Der Energieverbrauch entspricht einem Niedrigenergiestandard-Gebäude, berechnet mit 20,7 kWh/m² und Jahr." Die Speichermasse Beton funktioniert im Wohnhaus ebenso wie im Bürogebäude. Die für das System notwendige Energie kann auch aus Solarenergie gewonnen werden. Dazu erläuterte Energie- und Haustechnikplaner Harald Kuster aus Salzburg: "Die von uns geplanten Gebäude verursachen durch das optimale Zusammenspiel von solarer Beheizung und Bauteilaktivierung keine Heizkosten mehr. Außerdem liegt der CO₂-Ausstoß bei Null." Auch der Eisenbahntunnel Jenbach wird zur Energiequelle: Die Tunnelschale besteht aus Betonfertigteilen, sogenannten Energietübbings, die der Umgebung Wärme entziehen. Über Rohrleitungen und eine Wärmepumpe werden so Gebäude mit Heizenergie versorgt.

Zur Pressemeldung: Expertenforum Innsbruck 2012106.07 KB

"Energiespeicher Beton – Visionäres Energiemanagement auf dem Prüfstand" - Salzburg, 30. Mai 2012

Das Expertenforum in der BauAkademie Lehrbauhof Salzburg bot Architekten und Planern die Möglichkeit, Ihre bauteilaktivierten Projekte und deren intelligente Nutzung zu präsentieren. Außerdem wurden neu erstellten Schulungsunterlagen zum Energiespeicher Beton vorgestellt. Im Anschluss an die Veranstaltung hatten die Teilnehmer die Chance, den Simulationsraum zu besichtigen. Energiesparen und ressourcenschonender Verbrauch von Energieträgern stehen bei der Errichtung moderner Gebäude mehr denn je im Mittelpunkt. Gemeinsam mit der Zementindustrie bemüht sich daher die heimische Bauwirtschaft darum, Zukunftslösungen für energieeffizientes Bauen zu entwickeln. "Der Bauwirtschaft bzw. der baustoffproduzierenden Industrie geht es heute darum, ihre Produkte und Dienstleistungen intelligent und zukunftsfähig zu machen. Mit dem Forschungsprojekt "Simulationsraum" an der BauAkademie unterstützen wir diesen Weg", erläuterte der Innungsmeister der Salzburger Bauwirtschaft, BM Ing. Johann Jastrinsky. Im Simulationsraum werden bauteilaktivierte Betonbauteile mit aufwändigen Messmethoden erforscht, um so gesicherte Daten für ein energieeffizientes Bauen zu erhalten und das Heizen und Kühlen mit Beton weiter zu erforschen. Auch für die Zementindustrie sei der Energiespeicher Beton eine bedeutende Innovation, wie KommR Mag. Rudolf Zrost, Vorstandsvorsitzender der Vereinigung der Österreichischen Zementindustrie betonte. Laut Zrost könnten mit dem Energiespeicher Beton die Nutzungskosten um bis zu 70% verringert werden. Bundesinnungsmeister KommR BM Ing. Hans-Werner Frömmel versprach, die Forschungsbemühungen der BauAkademie Salzburg zu unterstützen und stellte auch einige Initiativen der Bundesinnung Bau vor. Die in der "Pilotregion" Salzburg neu erstellten Schulungsunterlagen zur Bauteilaktivierung würden umgehend in das Weiterbildungsprogramm der BauAkademien Österreichs aufgenommen, so Frömmel. DI Georg Thor, Geschäftsführer der Energieberatung Salzburg, betonte schließlich, dass aus Sicht der Energieberatung bei der nachhaltigen Bauteilaktivierung ein vielversprechender Anfang gemacht worden sei. In der Landesförderung ist die Bauteilaktivierung als Ersatz für Puffer-Volumen für thermische Solaranlagen bereits anrechenbar.

Zur Pressemeldung: Expertenforum Salzburg 201286.2 KB

"trend&FORMAT Immobilienforum" - Wien, 10. Oktober 2011

Die rasante Entwicklung des energieeffizienten Bauens hat bisher vor allem Bauträger, Planer und Facility Management beschäftigt. Künftig werden neue EU-Vorgaben auch die Verwertung von Wohn- und Büroimmobilien intensiv beeinflussen. Beim Immobilienforum im News Mediatower haben Experten anhand zahlreicher aktueller Beispiele versucht, eindrucksvolle Antworten auf Fragen nach Energieeffizienz und Energieversorgung zu liefern. Rund 60 Gäste folgten der Einladung zum Thema "Im Zeichen der Energiewende: green, blue oder nachhaltig Bauen, der Weisheit letzter Schluss?". Hochkarätige Vortragende stellten sich dem Publikum aus der Bau-, Immobilien- und Planerszene.

Zur Pressemeldung: trend&FORMAT Immobilienforum

"Energiespeicher Beton – Klimawandel fordert neue Baukonzepte" - St. Pölten, 29. März 2010

Im Mittelpunkt der Veranstaltung stand Beton als Hoffnungsträger innovativer Bausysteme, die aktiv zu einer Verbesserung des Klimas beitragen können. Hochrangige geladene Vortragende äußerten sich zum Thema Energieeffizienz in Form von angewandten Beispielen, bei denen Beton eine tragende Rolle übernimmt. Dr. Ing. Bernhard Frohn von der VIKA Ingenieurgesellschaft in Aachen referierte über das Balanced Office Buildung, kurz BOB, ein Bürogebäude mit optimierten Lebenszykluskosten. Es benötigt nur 20% der Energiekosten eines konventionellen Bürogebäudes, wobei neben den Energiekosten sämtliche Lebenszykluskosten wie Wartungs- und Instandsetzungskosten, Kosten für Wasser etc. minimiert wurden. Michaela Reitterer, Eigentümerin und Geschäftsführerin des Boutiquehotels Stadthalle, erzählte über den Erfolg, wie ihr Hotel zum ersten und einzigen Wiener Hotel mit Europäischem Umweltzeichen wurde. Neben einer bereits vorhandenen 130 m² großen Solaranlage und einer Regenwassernutzanlage ist das Haus mit einer Wasser-Wärme-Pumpe ausgestattet, die Heizung wird mittels Betonteilaktivierung über die Decke eingebracht. Dieselbe Flächenheizung wird im Sommer auch für eine angenehme Temperierung verwendet, wobei hier durch Brunnenwasser die Kühlung zur Verfügung gestellt wird. Das Fazit: eine Null-Energie-Bilanz.
An bereits erfolgreich realisierten Projekten mangelt es also nicht, und sie haben auch große Vorbildwirkung. Mit der Veranstaltungsreihe des Expertenforums Beton werden wichtige Akzente für umweltschonende Entwicklungen gesetzt. Die laufenden Bemühungen, wie sie auch beim Expertenforum in St. Pölten dokumentiert wurden, leisten einen wesentlichen Beitrag zur dringend erforderlichen Erhöhung des effizienten Einsatzes von mehr erneuerbarer Energie.

Zur Pressemeldung: Expertenforum Beton St. Pölten

"Heizen und Kühlen mit Beton – Klimawandel fordert neue Baukonzepte" - Graz, 28. Jänner 2009

Beim Expertenforum Beton in Graz wurde die relativ neue Nutzung von Betonteilen als Träger von Heiz- und Kühlsystemen besonders hervorgehoben. Der Grazer Architekt DI Ernst Giselbrecht demonstrierte epochemachende Bauten aus seinem Büro, bei welchen die Betonaktivierung nicht nur für Industrie- und Bürobauten, sondern auch im Wohnbau energie- und kostensparend eingesetzt wird. Univ. Doz. DI Dr. Dietmar Adam wies auf zusätzliche Nutzungsmöglichkeiten der Geothermie in Tunnelbauten hin, die große erdberührte Flächen haben und in Tiefen mit konstanten Mitteltemperaturen liegen. Angrenzende Wohnsiedlungen können auf diese Weise sehr kostengünstig beheizt werden. Die Experten diskutierten über die Möglichkeiten der geothermischen Energiebewirtschaftung. Aus den Gesprächen ging klar hervor, dass sich der Baustoff Beton mit seiner hohen Wärmeleit- und Speicherfähigkeit ideal eignet, die Geothermie nutzbar zu machen. Gernot Tritthart, Leiter Innovation und Marketing von Lafarge Perlmooser, fasste die Vorzüge von Beton im Bereich der Energiebewirtschaftung zusammen: "Durch den Einsatz in der Geothermie wird aus dem grauen Material ein ökologisch interessanter Baustoff, der einen wesentlichen Beitrag zur CO₂-Einsparung leistet, da durch den Wegfall bzw. die Reduktion konventioneller Heiz- und Kühlaggregate die CO₂-Emissionen sinken."

Zur Pressemeldung: Expertenforum Beton Graz

ende