Die Betonkernaktivierung als innovative Lösung für Heizen und Kühlen

Autorin/Redakteur: Alexandra Bartsch, Bundesverband Flächenheizungen und Flächenkühlungen e. V./gg

Die wirtschaftlichen Vorteile der industriellen Vorfertigung bescheren der Betonkernaktivierung (BKA), ob im Betonkern oder oberflächennah, wachsende Marktanteile. Dieser Artikel zeigt anhand aktueller interessanter Projekte die Praxis und ihre Lösungen auf.

Aussenansicht der John-Cranko-Ballettschule (Bild: BVF)

Alle Projekte standen vor der Herausforderung mit zukunftsweisender Gebäudetechnik, ressourcensparendem Umgang mit Energieträgern und geringem Montageaufwand eine kostensparende Raumtemperierung und behagliches Raumklima zu schaffen und gleichzeitig eine wirtschaftliche Betriebsweise zu ermöglichen. Warum die Betonkernaktivierung als Raumtemperierung in diesen Fällen die richtige Lösung war zeigen diese Beispiele.

Die renommierte John-Cranko-Ballettschule in Stuttgart an der Werastraße hat ein neues „Cross Over“ Gebäude erhalten. Die drei wesentlichen Funktionsbereiche bestehend aus Wohnen (Internat und Akademie), Schule (Tanzausbildung, Unterrichtsräume und Verwaltung) und der Probebühne, sowie den Nebenbereichen Hauswirtschaft, Küche und Speisesaal sind architektonisch zu einer Einheit geformt worden. Mit der Probebühne am Urbansplatz beginnend steigt das Gebäude dem Hang folgend zur Werastraße auf und endet im 3+1 geschossigen Internat mit Empfang. Die Schule mit den vier großen und vier kleinen Ballettsälen führt beide Bereiche zusammen. Die Nutzfläche beträgt etwa 5.350 Quadratmeter, die gesamte Fläche inklusive Verkehrs- und Funktionsflächen zirka 8.700 Quadratmeter.

Insbesondere die Vorgabe des Objektes zur Verwendung vieler Sichtbetonflächen führte zu einer komplexen Installation innerhalb der Decken für alle zu installierenden Medien. So mussten beispielsweise BKA, Regenwasser, Sprinkler und Elektroinstallationen Platz in den Geschoßdecken finden.

Im Kern liegende Betonkernaktivierung zwischen oberer und unterer Bewehrung (Bild: BVF)

Der Neubau der John-Cranko-Schule stützt sich auf eine zukunftsweisende Gebäudetechnik verbunden mit ressourcensparendem Umgang mit Energieträgern. Der Wärmebedarf wird mit der Zielvorgabe EnEV 2009 – 30 Prozent, gemäß Vorgaben des Finanzministeriums, angestrebt. Dies wird durch die in weiten Bereichen vorgesehene Be- und Entlüftung mit hocheffizienter Wärmerückgewinnung, der Nutzung von Fernwärme der EnBW als Hauptwärmelieferant und regenerativer Kälteerzeugung über eine saisonale Kältespeicherung durch einen 1000 Kubikmeter großen Eisspeicher erzielt. Ergänzend wird im Sommer der anteilige Wärmedarf aus der Trinkwassererwärmung über eine Wärmepumpe gedeckt und gleichzeitig Kälte für die entsprechenden Verbraucher bereitgestellt. Die Einhaltung der energetischen Standards stützt sich ausschließlich auf die Gebäudetechnik, da regenerative Maßnahmen, wie Solarthermie oder Photovoltaik aufgrund städtebaulicher Vorgaben nicht umsetzbar sind.

Als Grundlast für die Beheizung der Ballettsäle wird eine Betonkernaktivierung mit einer wirksamen Gesamtfläche von 4.200 Quadratmetern eingesetzt. Dabei werden die wasserführenden Rohre zwischen der oberen und unteren Bewehrung in der Decke eingebracht: also in den Kern der Betonschicht. Im Betrieb werden die Betonmassen über diese Rohre mit Wärme beziehungsweise Kälte versorgt.

Die Aktivierung der Gebäudemasse (im Wesentlichen in Geschossdecken) stellt eine Grundlastabdeckung zur Verfügung. Um die Heiz- beziehungsweise Kühlleistung nicht zu stark zu reduzieren, werden die Geschossdecken nicht mit einer geschlossenen Zwischendecke ausgestattet. Dieser Forderung ist in Abstimmung mit dem Architekten Rechnung getragen. Die akustisch wirksamen vertikalen Baffeln in den Ballettsälen sind auf die Anforderungen der Betonkernaktivierung abgestimmt.

Im Heizbetrieb wird Wasser mit einer Vorlauftemperatur bis zirka 35 Grad durch die in der Decke liegenden Rohrleitungen geführt. Bei der Beheizung spricht man von einer Temperierung des Gebäudes.

Wie beim Heizbetrieb wird im Kühlbetrieb Wasser durch die in der Decke liegenden Rohrleitungen geführt. Die Vorlauftemperatur beträgt bei Kühlung um die +18 Grad. Die Verteiler der Betonkernaktivierung werden in Hohlraumböden angeordnet und versorgen die darunterliegenden Betonkernfelder. Für die Betonkernfelder im Dachbereich werden die Verteiler unter der Decke in untergeordneten Räumen angeordnet. Die Regelung der Stellventile auf den Verteilern erfolgt durch die Gebäudeautomation.

Zusätzliche Fußbodenheizung für Sanitär- und Umkleidebereiche (Bild: BVF)

Die Sanitär- und Umkleidebereiche sowie die Räumlichkeiten an der Südspange des Gebäudes werden über 3.000 Quadratmeter Fußbodenheizung beheizt, da eine Bauteilaktivierung aufgrund von (teilweise) abgehängten Decken hier nicht wirksam würde. Die Fußbodenheizung lässt sich jedoch mit den gleichen Systemtemperaturen wie die Betonkernaktivierung betreiben.

Oberflächennahe Bauteilaktivierung bei Kugler Feinkost in Parsdorf

Vor den Toren von München in Parsdorf entstand der Neubau einer Produktionsstätte für hochwertige Feinkostprodukte der Firma Kugler. Die Planer standen hier vor der Herausforderung Kühlen und Heizen in einem System und mit schneller Reaktionsfähigkeit bei gleichzeitigem Wunsch nach Sichtbetondecken zu realisieren.

Oberflächennahe Systeme, auch als thermisch aktive Bauteilsysteme (TABS) bezeichnet, bieten gegenüber einer konventionellen Betonkernaktivierung im herkömmlichen Sinne einige bemerkenswerte Vorteile. An erster Stelle sind hier die hohen erzielbaren Heiz- und Kühlleistungen anzuführen. Diese sind möglich, da das System direkt auf die Deckenschalung aufgebracht wird. Der Abstand der wasserführenden Systemrohre von der Deckenoberfläche beträgt hier lediglich sechs Millimeter. Aufgrund dieser Systemmerkmale benötigt das Gebäude keine zusätzlichen Heiz- und Kühlsysteme. Weiter ist die gute Regelbarkeit anzuführen. Durch die Nähe des Systems zu Deckenoberfläche sind kurze Reaktionszeiten vorhanden. Dieser Argumentation folgend erfolgt die Beheizung sowie die Kühlung des Gebäudes durch die Ortbetondecke über eine oberflächennahe Bauteilaktivierung aus dem Hause Wavin, mit der Bezeichnung CW-90.