Steigende Temperaturen, dichtere Städte und mehr Strom aus Sonne und Wind stellen neue Anforderungen an unsere Gebäude. Räume sollen im Sommer nicht überhitzen, im Winter wenig Heizenergie benötigen und Energie möglichst dann nutzen, wenn sie verfügbar ist.
Beton bietet dafür besondere Qualitäten. Dank seiner hohen Masse kann er Wärme und Kälte aufnehmen, speichern und zeitverzögert wieder abgeben. Beton funktioniert damit wie ein natürlicher Energiespeicher ganz ohne zusätzliche Technik. So lassen sich Energiekosten langfristig senken. Das ist wichtig, denn die Kosten für Heizen und Kühlen sind in Schweizer Haushalten in den letzten Jahren deutlich gestiegen. Beton schützt Räume zuverlässig vor Hitze und Kälte und sorgt drinnen für ein angenehmes Klima.
Gebäude aus Beton bleiben länger angenehm temperiert, nutzen erneuerbare Energie besser und benötigen weniger fossile Heiz- und Kühlsysteme. Das wird immer wichtiger, da Wärmepumpen, Erdsonden und Solaranlagen heute weit verbreitet sind. Die Speicherfähigkeit des Betons ermöglicht Lastverschiebungen im Tagesverlauf und verbessert die Nutzung erneuerbarer Energie, indem Wärme aufgenommen wird, wenn sie verfügbar ist, und abgegeben wird, wenn sie benötigt wird.
Beton kann im Vergleich zu vielen anderen Baustoffen sehr gut Wärme aufnehmen und lange Zeit halten. Er erwärmt sich langsam, wodurch die gespeicherte Energie erst nach und nach abgegeben wird. Leichte Baustoffe hingegen heizen sich bei Sonneneinstrahlung schnell auf, wodurch Wärme rasch in den Innenraum gelangt. Bei Beton passiert das deutlich später, oft nicht vor dem späten Nachmittag. Diese zeitliche Verzögerung sorgt dafür, dass Innenräume selbst an heissen Tagen angenehm bleiben.
«Beton ist nicht nur ein guter Wärmespeicher, sondern auch ein guter Wärmeleiter. Diese Eigenschaft kann für die Temperierung von Gebäuden genutzt werden.»
Weil Beton Wärme so gut halten kann, sinkt der Energiebedarf für Heizen und Kühlen deutlich. Gleichzeitig kann Beton überschüssige Energie aus erneuerbaren Quellen aufnehmen, etwa wenn Solaranlagen oder Windkraftwerke mehr Strom liefern, als gebraucht wird. Diese Energie lässt sich als Wärme oder Kälte im Bauteil speichern und später wieder nutzen. Dadurch bleiben Oberflächen gleichmässig temperiert, was die thermische Behaglichkeit deutlich erhöht: unangenehme Kältewände oder Zugluft werden vermieden. Auch die Luftfeuchte bleibt stabiler, da Beton Feuchtigkeit aufnehmen und wieder abgeben kann.
Die thermische Bauteilaktivierung (TBA) nutzt die Masse des Betons gezielt zum Heizen oder Kühlen. Dazu werden wasserführende Leitungen in Decken oder Wände eingebaut. Das Wasser dient entweder als Wärmeträger oder als Kältemedium.
So funktioniert die TBA:
1.
Die TBA benötigt sehr niedrige Vorlauftemperaturen, oft nur 25 bis 30 Grad. Zum Vergleich: bei Radiatoren braucht es 50 bis 70 Grad.
2.
Sie arbeitet mit Strahlungswärme, dadurch entsteht keine Luftumwälzung.
3.
Sie verteilt Wärme oder Kälte über grosse Flächen im Raum.
4.
Die TBA vermeidet Kaltluftseen, Luftwirbel und Übertemperaturen, also kalte Zonen am Boden, Zugluft und lokale Wärmeinseln.
5.
Die Speichermasse des Betons lädt sich automatisch auf und gibt Energie zeitverzögert wieder ab.
Die TBA eignet sich ideal für Wärmepumpen, Erdwärmesonden, Energiepfähle und Photovoltaik. Im Sommer kann überschüssiger Solar- oder Windstrom genutzt werden, um Gebäude vorzukühlen. Im Winter sorgt die grosse Wärmespeichermasse dafür, dass Räume auch bei abgesenkter Heizung lange warm bleiben. Im Kühlbetrieb wirkt das System besonders stark, weil es kaum elektrische Energie benötigt und die Wärme des Tages nachts an das Erdreich abgeben kann.
Der Baustoff Beton hilft dabei. Durch seine grosse Speichermasse entzieht er den Räumen überschüssige Wärme und gibt sie nachts über die Lüftung wieder ab. Dadurch entsteht ein konstant angenehmes Raumklima.
Ökologisch kühlen: Nachts kühlen die Betonflächen durch Lüftung ab. Tagsüber nehmen sie die überschüssige Wärme aus den Räumen auf. Wenn die nächtliche Abkühlung nicht ausreicht, wird das Leitungssystem genutzt, das im Winter zum Heizen dient.
Effiziente Energienutzung: Der zum gesteuerten Kühlen der Elemente notwendige Energieaufwand ist gering. Es genügt, wenn die Temperatur der Flüssigkeit im Verteilsystem ein paar Grad unter der Raumtemperatur liegt und schon wird der Raum gleichmässig gekühlt. Dieses System in gut gedämmten, massiven Bauwerken zählt zu den effizientesten Kühlsystemen.
Innovative Klimatechnik: In gut geplanten Objekten wird es durch die Betonbauteile besonders behaglich. Sie gleichen kurzfristige Temperaturspitzen und längere Wärmeperioden automatisch aus. Das Ergebnis ist eine gleichmässige, sanfte Kühlung ohne Luftzug.
Auch im Winter spielt Beton seine Stärke aus. Er nimmt Wärme auf, speichert sie über längere Zeit und gibt sie später als angenehme Strahlungswärme gleichmässig wieder an die Räume ab.
Ökologischer Wärmespeicher: Bedingt durch ihre grosse Masse (2'400 kg/m3) können beispielsweise Decken aus Beton Wärme hervorragend speichern. Wenn die gespeicherte Wärme nicht mehr ausreicht, können in den Beton eingelegte Rohrleitungen zur zusätzlichen Wärmeverteilung genutzt werden. Das funktioniert besonders gut mit erneuerbaren Quellen wie Wärmepumpen.
Effiziente Energienutzung: Bauteile aus Beton sind sehr effiziente Heizkörper. Für die grossen Flächen von Betondecken und Wänden genügen bereits niedrige Temperaturen im Heizungssystem, um Räume zu wärmen. Dadurch lassen sich massive Gebäude mit wenig Energie heizen, was Niedertemperatursysteme besonders effizient macht.
Innovative Klimatechnik: Beton puffert kurzfristige Temperaturspitzen ab. Für längere Kälteperioden bringt das eingelegte Rohrleitungssystem zusätzliche Wärme in die Bauteile. Die gleichmässig temperierten Oberflächen erzeugen eine sehr angenehme Strahlungswärme und ein behagliches Raumklima.
1.
Heizen und Kühlen mit einem System
2.
Gut kombinierbar mit erneuerbaren Energien
3.
Niedrige Energiekosten
4.
Ganzjährig konstante Raumtemperatur
5.
Gebäude als Wärme- bzw. Kältespeicher