Bauteilaktivierung: Kühlung der Betondecken

Diese Seite ist Teil der Dokumentation Bauprojekt HAUS21: ein Haus für das 21. Jahrhundert. Einfamilienhaus mit Büro zum Wohnen und Arbeiten, klimaneutral beheizt und gekühlt, nachhaltig errichtet zur langfristigen flexbilen Nutzung, in wesentlichen Aspekten altersgerecht und barrierefrei.

Gebäudekühlung bei 40° C und mehr

Im Zuge des Klimawandels werden auch in Deutschland Temperaturen über 40°C regelmäßig erreicht werden. Wenn eine Innentemperatur von nicht mehr als 25°C gewünscht ist, reicht eine Flächenkühlung unter Umständen nicht mehr aus. Es wird notwendig, den Gebäudekern zu temperieren, konkret die Betondecken zwischen den einzelnen Geschossen.

Das Prinzip ist so simpel wie einleuchtend: Betondecken haben ein enormes Wärme- bzw. Kältespeicherpotential. Wenn sie mit kühlem Wasser durchflossen werden, wird ihre Kerntemperatur abgesenkt. Diese Kühle wird anschließend gleichmäßig an den Rest des Gebäudes abgegeben.

Ideale Ergänzung zur Flächenkühlung

Die Bauteil- bzw. Betonkernaktivierung (BKA) ergänzt eine Flächenkühlung in idealer Weise. Während letztere schnell reagiert, aber ein begrenztes Kühlpotential hat, ist die BKA äußerst träge, hat aber ein großes Kühlpotential.

Taupunkt und Schwitzwasser bei Flächenkühlung

Bei der Flächenkühlung hat keineswegs die gesamte Decke eine gleichförmige Temperatur. Vielmehr zeichnen sich die schlangenförmig verlegten Wasserrohre deutlich ab, gut zu erkennen mit einer Wärmebildkamera. Das führt bei hoher Luftfeuchtigkeit kombiniert mit hohem Kühlbedarf (geringe Vorlauftemperatur) leicht zur Bildung von Schwitzwasser (Taupunkt!), was bei Lehmdecken glücklicherweise nicht kritisch ist.

BKA: deutlich größere Kühlfläche

Da die BKA die gesamte Boden- und Deckenflächen, zum Teil auch die Wände, gleichmäßig temperiert, ist die effektive Kühlfläche deutlich größer als bei der Flächenkühlung. Die zur Kühlung erforderliche Oberflächentemperatur ist dadurch deutlich weniger niedrig, was die üblichen Taupunktprobleme (Schwitzwasser) effektiv vermeidet.

Was wird benötigt?

Wenn schon eine Flächenkühlung eingeplant ist, werden für die Bauteilaktivierung praktisch keine zusätzlichen Komponenten benötigt - außer den Kühlschlangen im Betonkern. Bei letzteren handelt es sich um PE-Rohre mit einem Durchmesser von 2 cm, die in die Betondecken eingegossen werden. Der Kellerboden sowie die Dachschräge bleiben frei.

Regelung

Anders als eine Flächenkühlung sollte eine Bauteilaktivierung aufgrund der großen Trägkeit nicht über die Raumtemperatur geregelt werden. Vielmehr ist eine Regelung auf Basis der Wettervorhersage der nächsten Tage deutlich zu favorisieren.

Eine solche Regelung habe ich für Home Assistant implementiert. Sie ist als Integration leicht installierbar und wird vollständig über die grafische Benutzeroberfläche von Home Assistant gesteuert.