Energiefundierte Bauten – natürlich aus Beton!

16.12.2016

Eine Innovation gewinnt Tradition: In den letzten Jahren wurden sehr viele Bauwerke mit Erdwärme-Anlagen ausgerüstet. So kann also im Hochbau bereits auf einen langjährigen Erfahrungsschatz mit zahlreichen Detaillösungen zurückgegriffen werden. Besondere Aufgaben in den Bereichen Energiesparen und Klimaschutz warten auf die gesamte Baubranche.

Die moderne Architektur mit großflächigen Glasfassaden führte zu einer großen Nachfrage nach modernen Systemen zum Heizen und Kühlen. Der Bedarf nach technisch ausgereifter Beton-Temperierung – also der Nutzung von Speichermasse – steigt damit stetig. In Zeiten des globalen Klimawandels stehen die Zeichen eindeutig auf Nachhaltigkeit und sparsamem Umgang mit Ressourcen: Effizienter Einsatz von erneuerbaren Energien ist angesagt! Das Verfahren der Beton-Temperierung, also die Nutzung der Speichermasse zum Heizen und Kühlen, leistet da längst einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz.

Hoher Wohlfühl-Faktor: Beton-Temperierung durchs ganze Jahr

Die Technik der Beton-Temperierung beruht auf dem Prinzip, das sich die Menschen in heißen und kalten Gegenden schon vor Jahrhunderten vor allem durch dicke Wände zu Eigen machten: Im Sommer heizt sich das Material nicht so schnell auf und bewahrt so angenehme Kühle in den Räumen – und im Winter kühlen die Räume nicht so schnell aus.

Ganz so archaisch funktioniert das heute natürlich nicht mehr – im Gegenteil! Bei der Beton-Temperierung nutzt man ganz gezielt die Speicherkapazität von Betonteilen, aber mit einem ausgefeilten System: In die Betonteile integrierte Rohre leiten Wasser durch sämtliche Bereiche des Gebäudes. Der Beton nimmt nun die Temperatur des Wassers auf – und gibt sie langsam an den Raum ab. Dieses Prinzip funktioniert beim Heizen ebenso wie beim Kühlen. So können Räume im Winter energiesparend beheizt und im Sommer ebenso sparsam gekühlt werden. Eines stimmt immer: das äußerst angenehme Raumklima.

Abwärme im Sommer, Heizung im Winter

Für die Erwärmung des Wassers in den Rohrsystemen gibt es verschiedene Möglichkeiten. Eine ist die Nutzung der Erdwärme – ganz besonders wirtschaftlich sind Systeme, bei denen im Sommer wie im Winter effizient gearbeitet wird: Da wird im Sommer beim Kühlen der Räume die Abwärme des Gebäudes dem Erdreich zugeführt, wo sie zwischengespeichert wird – und im Winter wird diese Energie dem Boden wieder entnommen. Bei einem solchen saisonalen Betrieb kann eine nahezu ausgeglichene Energiebilanz im Zeitraum eines Jahres gewährleistet werden und die Eingriffe in den natürlichen Temperaturhaushalt beschränken sich auf ein Minimum.

Glas als Baustoff – Beton als Partner

Viel Aufmerksamkeit erhält in diesem Zusammenhang das „Columbuscenter“ in Wien. Dieses Großprojekt hat einen enormen Heiz- und Kühlbedarf: Der Jahresbedarf an Heizenergie beträgt annähernd 1.000 Megawattstunden (MWh), zum Kühlen werden sogar rund 2.000 MWh prognostiziert. Die maximale Heizleistung liegt bei 1.700 Kilowatt, zur Abdeckung von Spitzenlasten kann eine Kälteleistung von 2.000 Kilowatt bereitgestellt werden. Das innovative Energiekonzept sieht vor, dass die im Sommer anfallende Abwärme aus der Kälteerzeugung nicht wie üblich über Rückkühlanlagen an die Umgebung abgegeben und somit nutzlos wird, sondern in den Gründungselementen (Bohrpfähle, Schlitzwände) und dem umliegenden Erdreich gespeichert wird.
Dazu genügt eine Rückkühl-Temperatur von ca. 25 Grad Celsius. Mit konventionellen Glykol-Rückkühlern könnte dieselbe Abwärme nur bei einem deutlich höheren Temperaturniveau von etwa 45 bis 50 Grad Celsius an die Umgebung abgeführt werden.

Projekt „Columbuscenter“: sensationelle Amortisationsfrist

Durch das System der Erdreich-Aktivierung wird eine deutliche Einsparung an elektrischer Antriebsenergie der Kältemaschine ermöglicht – das wiederum senkt die Betriebskosten der gesamten Anlage drastisch. Die für die Amortisation eingeplante Zeit liegt beim „Columbuscenter“ lediglich bei rund acht Jahren. Im Heizbetrieb wird schließlich die Kältemaschine als Wärmepumpe genutzt: Die gespeicherte Wärme wird dabei über die Gründungselemente wieder entzogen. Damit schließt sich also der Kreis – und das macht das nachhaltige Konzept des Großprojekts zum Vorbild für zukünftige Architektur.