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Energieeffizient heizen und kühlen auf hohem Komfortniveau
Themeninfo I/2007
 

Thermoaktive Bauteilsysteme kühlen und heizen das Bürogebäude Energon in Ulm.
© Software AG Stiftung, Darmstadt

Thermoaktive Bauteilsysteme

In Verwaltungs- und Gewerbebauten wird die Betonkerntemperierung als populäre Variante der thermoaktiven Bauteilsysteme immer häufiger eingesetzt – nicht zuletzt weil sie als kostengünstig gilt und eine hohe Behaglichkeit garantieren soll.

Doch wie flexibel bleibt die Nutzung von Gebäuden? Wie energieeffizient sind die thermisch trägen Flächenkühl- und Flächenheizsysteme? Unter welchen Voraussetzungen ist das Konzept wirtschaftlich anwendbar? Welches Komfortniveau wird tatsächlich erreicht? Diese Fragen werden in diesem BINE-Themeninfo diskutiert – auch auf der Basis von drei Neubauten aus dem Monitoring-Programm "Energieoptimiertes Bauen" (EnOB), einer Forschungsinitiative des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWi). Unter realen Betriebsbedingungen werden hier Gebäude- und Energiekonzept sowie neue Materialien und Technologien ausgiebig getestet und nach wissenschaftlichen Maßstäben bewertet.

Das Themeninfo "Thermoaktive Bauteilsysteme" zeigt das Energieeffizienzpotenzial, die Leistungscharakteristik und limitierenden Einsatzbedingungen dieser Systeme.

Lassen sich Gebäude mit Umweltenergie kühlen? Ja – mit Hilfe von thermoaktiven Bauteilsystemen. Auf herkömmliche Kältemaschinen kann verzichtet werden, wenn Gebäude architektonisch und bauphysikalisch energieoptimiert geplant und gebaut sind. Und wenn mit thermoaktiven Bauteilsystemen die gebäudeeigene Speicherkapazität zum Temperaturausgleich genutzt und über natürliche Wärmesenken wie das Erdreich, das Grundwasser oder die kühle Nachtluft aktiviert werden kann. Seit den 1990er Jahren werden mehr und mehr Gebäude mit diesen Systemen gekühlt – und auch beheizt.

Bild 1 - themen I07 21: Oben: Heiz- und Kühlarbeit der Erdwärmesonden der Jahre 2004 und 2005 (Ablesewerte, bezogen auf die beheizte Nettogrundfläche von 6.911 m2) sowie mittlere monatliche Außen- und Raumlufttemperaturen. Hinweis: Für 9/2004 liegen keine vollständige Messdaten vor. Unten: Jahresheiz- und Jahreskühlarbeit der Erdwärmesonden. Daten: Steinbeis-Transferzentrum Energietechnik, Ulm
Copyright: Fraunhofer ISE, Freiburg
Bild 2 - themen I07 22: Hoher thermischer und visueller Komfort lässt sich auch mit einer reduzierten, schlanken Gebäudetechnik erreichen. Gebäude Energon in Ulm.
Copyright: Software AG Stiftung, Darmstadt
Bild 3 - themen I07 23: Thermischer Komfort exemplarisch für die Gebäude Energon Ulm (grün) und BOB Aachen (gelb): Dargestellt ist die gemessene mittlere Raumtemperatur der Büros während der Anwesenheitszeit der Nutzer (8:00 bis 18:00) in Abhängigkeit des gleitenden Mittels der Außentemperatur (Richtlinie ISSO 74). Gemäß den Behaglichkeitskriterien sind 65% der Nutzer immer mit der Raumtemperatur zufrieden (Nutzerzufriedenheit: 90% (schwarze Linie), 80% (dunkelgraue Linie), 65% (hellgraue Linie). Alle Daten für das Jahr 2005. Daten: Steinbeis-Transferzentrum Energietechnik, Ulm.
Copyright: Fraunhofer ISE, Freiburg
Bild 4 - themen I07 24 1: BOB Balanced Office Building in Aachen mit einer Nettogrundfläche von 2.151 m2. Ansicht und Grundriss. Architektur: Hahn Helten Architekten (Aachen), Energiekonzept: VIKA Ingenieur GmbH (Aachen), Monitoring: Fachhochschule Köln.
Copyright: Jörg Hempel, Aachen
Bild 5 - themen I07 24 2: Grundriss 2. OG: Zu sehen sind die außen liegenden Büros, Besprechungsräume und die Kernzone. Markiert sind die Räume für die Haustechnik.
Copyright: Hahn Helten Architekten
Bild 6 - themen I07 25: Blick auf eine Geschossdecke mit den BKT-Rohrregistern in der Bewehrung und den weißen Lüftungsrohren.
Copyright: VIKA Ingenieur GmbH
Bild 7 - themen I07 26: Messtechnisch erfasste Endenergie- und Primärenergieverbrauchskennwerte für das Jahr 2005. Der Primärenergiefaktor für Netzstrom beträgt 3,0 kWhpri/kWhend (Quelle: DIN 4701-10:2003-08). Die Darstellung des Energieverbrauchs umfasst Lüftung, Beleuchtung, Sonstiges (Aufzug, Warmwasser) sowie die Erzeugung und Verteilung von Wärme und Kälte bis einschließlich der Hauptverteilerpumpe. Neben der Beleuchtung weist der Hilfsenergieeinsatz für die Gebäudebeheizung und -kühlung den größten Anteil am gesamten Endenergie- und Primärenergieverbrauch auf: Der anteilige Energiebedarf von Pumpen im Primär- und Sekundärkreis beträgt 23,6 kWh/m2a bzw. 29% des gesamten Primärenergieverbrauchs (2005). Daten: FH Köln
Copyright: Fraunhofer ISE, Freiburg
Bild 8 - themen I07 26 2: Energiekonzept
Copyright: BINE Informationsdienst
Bild 9 - themen I07 12 1: Ansicht der Gebhard-Müller-Schule in Biberach. Die Berufsschule mit einer Netto-Grundfläche von 10.650 m2 wurde als Niedrigenergiegebäude konzipiert.
Copyright: Hochschule Biberach
Bild 10 - themen I07 12 2: Grundriss der Gebhard-Müller-Schule in Biberach. Die Berufsschule mit einer Netto-Grundfläche v