Seit 40 Jahren ist die Aktivierung von Betonfassaden zur Energiegewinnung, insbesondere in Verbindung mit Wärmepumpenheizungen, ein fester Bestandteil des täglichen Geschäfts bei der STÜSSI Betonvorfabrikation AG und erstreckt sich als bewährte Praxis über verschiedenste Bauvorhaben, von Einfamilien- und Mehrfamilienhäusern bis hin zum Gewerbebau.
Die Grundlage dieses bewährten Ansatzes basiert auf vertikalen flächigen Betonelementen, die in der Regel als Fassaden fungieren und individuell gestaltet, strukturiert und eingefärbt werden können. Diese Betonelemente dienen als Energiespeicher, indem sie Energie aufnehmen und sie später bei Bedarf wieder abgeben. In den Betonelementen befinden sich Kunststoffrohre, durch die eine Wasser-Frostschutz-Mischung (Sole) zirkuliert. Diese Betonelemente werden auch als Massiv-Absorber bezeichnet. Es empfiehlt sich, den Einsatz des Massiv-Absorbersystems bei Projekten mit Sichtbetonfassaden zu evaluieren.
Die physikalischen Eigenschaften des Betons spielen bei diesem System eine zentrale Rolle. Mit einem hohen Wärmespeichervermögen, das demjenigen von Wasser zu zwei Drittel entspricht, und der Fähigkeit, Energie effizient zu transportieren, erweist sich Beton als idealer Träger für die Bauteilaktivierung. Zur Veranschaulichung: Ein Fassadenelementfläche von 100m2 weist die gleiche Wärmespeicherfähigkeit auf wie ein 5'000 Liter-Wasserspeicher!
Die Vorteile dieses Systems sind vielfältig und je nach Projektbedingungen kommen sie unterschiedlich zum Tragen. Besonders für Neubauten eignet sich die Bauteilaktivierung, da die Schläuche diskret in Fassadenteile oder Balkonbrüstungen eingelegt werden können. Die Bauteilaktivierung ermöglicht Architektinnen und Architekten, die gewohnte Gestaltungsfreiheit beizubehalten, da die aktivierten Betonelemente, abgesehen von den unsichtbaren Schläuchen im Inneren, mit herkömmlichen Elementen identisch sind. Zudem berührt dieses System weder den Baugrund noch die umgebende Fläche einer Liegenschaft, es arbeitet geräuschlos und stellt eine kontinuierliche und zuverlässige Energiequelle dar. Hervorzuheben ist ausserdem die Robustheit dieses Systems. Aktivierte Bauteile sind immun gegen Überbelastung und können ohne Schäden «tiefenentladen» werden – im Gegensatz zu Erdsonden, die oft einen Totalschaden bei Überbelastung zur Folge haben.
Betonelemente werden in der Gebäudebeheizung eingesetzt und können entweder monovalent als einzige Wärmequelle für eine Wärmepumpenanlage dienen oder bivalent als Hybridheizung in Kombination mit einer Erdsonde, Holzheizung oder fossilen Heizungen ausgeführt werden. Bei fossilen Heizungen reduzieren aktivierte Bauteile den Verbrauch von Öl oder Gas. Aktivierte Betonelemente sind äusserst flexibel und können in sämtliche Systeme eingebunden werden, die mit soledurchströmten Kreisläufen arbeiten. Sie können mit Erdsonden, Solarkollektoren, Erdregistern oder Betonfundament-Pfählen gekoppelt werden.
Auch schlanke Betonfassaden können für die energetische Aktivierung genutzt werden. Die äussere wetterexponierte Oberfläche einer solchen Betonelement-Fassade wird mittels Sole-durchströmten Kunststoff-Rohrleitungen ausgerüstet und dient der Gewinnung von Umweltenergie für eine Wärmepumpenheizung. Das System ist sonnenunabhängig und funktioniert auch bei nebligem oder regnerischem Wetter. Die wetterexponierte Schale kann bis auf 8cm Dicke reduziert werden.
Wie erleben Sie das Wohnklima in einem Haus mit aktivierten Bauteilen und Wärmepumpte?
Ich selbst lebe seit 1988 in einem (STÜSSI-)Einfamilienhaus mit aktivierten Bauteilen. Dieses System läuft noch heute mit der ursprünglichen Heizung und Wärmepumpe.
Das System arbeitet unauffällig. Es tut einfach, was es soll: Es funktioniert. Die Wärme wird über die Fussbodenheizung abgegeben, was zu einer gleichmässigen Raumtemperatur führt. Das Wohnklima empfinde ich dank der ausgleichenden Wirkung der grossen Speichermassen im Gebäude als sehr angenehm – sowohl im Sommer als auch im Winter.
Überzeugt das bauteilaktivierte System Bauherren?
Bauherren reagieren grundsätzlich neugierig und sind schnell vom Wirkungsgrad, der Effizienz (vergleichbar mit einer Erdsonden-Wärmepumpenanlage), der Geräuscharmut und der Langlebigkeit überzeugt.
Dank des Betonrecyclings ist das Energiesystem komplett rückbaubar, ohne dabei irgendwelche Umweltlangzeitfolgen zu hinterlassen. Im Gegensatz dazu gestaltet sich z.B. der Rückbau bei Erdsonden komplizierter. Hierbei muss die Bohrung sorgfältig zurückgebaut werden, um das Eindringen von Pestiziden und anderen umweltschädigenden Stoffen in tiefere Bodenschichten zu verhindern.
Warum konnte sich das Massiv-Absorbersystem bisher nicht stärker verbreiten?
Das Massiv-Absorbersystem wurde speziell auf Betonelemente zugeschnitten ist, um den Energieverbrauch und folglich die Heizkosten zu reduzieren. Es eignet sich für Gebäude mit grossflächigen vertikalen Betonelementen, wie sie beispielsweise an Fassaden oder Balkonbrüstungen vorkommen.
Es ist wichtig zu beachten, dass dieses System zur Energiegewinnung dient. Im Vergleich dazu wird das Thermoaktiven Bauteilsystem (TABS) hauptsächlich für die Verteilung von Energie verwendet und bietet sowohl Heiz- als auch Kühlungsfunktionen.
Das Massiv-Absorber-System beruht auf bewährter Technik, ist praxiserprobt und zuverlässig. Es sind also alle Voraussetzungen gegeben, um die Bauteilaktivierung breiter einzusetzen. Wie so oft bereitet der Faktor «neu» und «unbekannt» ein gewisses Unbehagen. Wir sehen dies als bisher grösste Herausforderung an und würden uns eine offenere Haltung der bauseitigen Planer wünschen.
Die Anwendung der Bauteilaktivierung hat STÜSSI erstmals im Jahr 1984 bei einer 108 kW Heizungsanlage, die für einen Gewerbebau in Geroldswil bestimmt war, eingeführt. Dieser Bau umfasste eine Fabrikhalle mit einem angegliederten Bürogebäude und wurde für die Storenmaterial AG realisiert. 1985 wurde ein Einfamilienhaus am Breitenweg sowie ein Mehrfamilienhaus an der Morgentalstrasse in Dällikon mit der Bauteilaktivierung ausgestattet.
Aktuellstes Projekt, bei welchem die Bauteilaktivierung angewendet wurde, ist das Mehrfamilienhaus «Opus Vita» mit insgesamt 18 Wohnungen. Das Gebäude befindet sich an der Regensdorferstrasse in Dällikon und wurde 2019 realisiert. Die Praxiserfahrung hat gezeigt, dass sich zirka ein Drittel der Nutzwärme über die aktivierte Fassade gewinnen lässt. Die Kosten für Anschaffung und Unterhalt sind identisch mit herkömmlichen Heizungssystemen.
Erfahren Sie mehr über energieeffiziente Fassaden aus Unternehmenssicht:
Am FHNW-Campus Muttenz zeigt sich, wie Bauteilaktivierung mit Beton nicht nur für angenehmes Raumklima sorgt, sondern zugleich als nachhaltiger Energiespeicher dient. Mit Hilfe von Erdwärme, Free Cooling und intelligenter Gebäudeinformatik kann die thermische Masse des Betons zentral zur nachhaltigen Verbesserung der Energieeffizienz von Gebäuden beitragen.
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Mit dem vor einiger Zeit eröffneten Liselotte-Hansen-Schmidt-Campus gelang der Stadt Wien ein zukunftsweisendes Projekt – in ökologischer wie auch in sozialer Nachhaltigkeit punktet der Bau und legt die Latte für den Schulbau hoch.
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