Multifunktionale Betonfertigteile

Erneuerbare Energien treten fluktuierend und nicht steuerbar auf und müssen daher für eine effektive Nutzung in Gebäuden gespeichert werden. In der Regel stellt ein Wasserspeicher die zentrale Komponente der Wärmespeicherung in Gebäuden dar. Zur Erhöhung des Anteils an erneuerbaren Energien am Heizwärmebedarf sind große Pufferspeichervolumen notwendig, in der Regel mehrere Kubikmeter. Neben den technischen Wasserspeichern verfügt die Gebäudetragstruktur ebenfalls über die Fähigkeit, Wärme zu speichern.

Massive Bauteile verfügen über eine hohe Masse, eine hohe Wärmeleitfähigkeit und hohe spezifische Wärmespeicherkapazität und stellen somit ein geeignetes Speichermedium dar. Insofern bietet sich die Nutzung der Tragstruktur als Speicher von solarer Wärme an. Durch bauteilintegrierte Rohrregister können tragende und nichttragende Bauteilelemente wie Wände, Decken und Fußböden aktiv zur Wärmespeicherung beitragen. Neben den statisch-konstruktiven Funktionen werden den Bauteilen so weitere energetische Funktionen wie Wärmeerzeugung, Wärmedämmung, Wärmespeicherung und Temperierung zugeordnet. Die Weiterentwicklung vom monofunktionalen zum multifunktionalen Bauteil erlaubt es neben den thermischen Vorteilen, sich dem dynamischen Anforderungsprofil des Nutzers anzupassen und die Nachhaltigkeit der Gebäudestruktur zu steigern.

Das Forschungsprojekt „Großdemonstrator – Multifunktionale Betonfertigteile für energetisch nutzbare Gebäudetragstrukturen“ (FKZ: SWD-10.08.18.7-15.51) befasst sich mit der Entwicklung eines Gebäudeenergiekonzepts zur effizienten Nutzung von erneuerbaren Energien mittels multifunktionaler Betonfertigteile. Zur Untersuchung des thermischen Verhaltens der Bauteile im realen Betrieb wird neben thermischen Gebäudemodellen das Demonstrationsgebäude Smallhouse IV entwickelt und gebaut. Ähnlich wie bei dem Gebäudeenergiekonzept von Solaraktivhäusern verfolgt das Smallhouse IV den Ansatz der maximalen Nutzung lokaler solarer Wärme. Jedoch wird hierbei die solare Wärme nicht in großen Wassertanks, sondern in der Gebäudestruktur gespeichert.

Der Großdemonstrator Smallhouse IV ist so konzipiert, dass einzelne innovative Bauteile und Anlagenkomponenten im Realbetrieb ausgetauscht und getestet werden können. So sollen in Zukunft unter anderem die Auswirkungen von Umwelteinflüssen und multifunktionalen Bauteilen sowie der Anlagen- und Steuerungstechnik auf die Behaglichkeit und Effizienz untersucht werden.