Forschung Wirtschaft
Alle Fotos: © Treberspurg & Partner Architekten ZT GmbH
Der CAMPO Breitenlee, ebenfalls aus der Hand von Treberspurg & Partner Architekten, ist das erste Plus-Energie-Quartier für Wien-Donaustadt.
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Heizen mit Beton

Klimaneutrale Wärmepumpen könnten in Zukunft vermehrt Betonteile als thermische Speicher nutzen. Mit 48-Stunden-Wetterdaten gesteuert, soll das neue Heiz- und Kühlkonzept auch besonders kostengünstig sein.

von: Norbert Regitnig-Tillian

Bauteile aus Beton, etwa Deckenbau-Elemente, sollen in Zukunft immer mehr zur Wohnraumheizung genutzt werden. Der„Heizungseinbau“ passiert dabei schon auf der Baustelle: In die Betondecken werden Kunststoffschläuche verlegt, durch die später, so wie bei einer Fußbodenheizung, warmes Wasser fließt. Der Fachbegriff dafür nennt sich: Bauteilaktivierung. Die Wohnungsdecke wird so zu einem einzigen, großen Radiator. In Kombination mit einer Wärmepumpe können die Wohnräume mit dieser „Betonheizung“ im Winter erwärmt, im Sommer aber auch klimafreundlich gekühlt werden. Die eher träge Wärmespeicherung – Beton braucht lange, um Wärme aufzunehmen, gibt diese aber auch wieder langsam ab –, ließ Bauherren in der Vergangenheit vor diesem Wärmeregulierungskonzept zurückschrecken.

Ihre Sorge: Die Temperatur könne nur mit Zeitverzögerung reguliert werden. Damit würde die Raumtemperatur aber zu spät steigen, wenn es draußen kalt wird, oder die Bauteile zu lange Wärme abstrahlen, sprich: die Wohnung überheizen, wenn es draußen längst wieder warm geworden ist. Was aber, wenn die Betonheizung mit einer smarten Steuerung ausgerüstet wird, die vorausblickend die Wetterdaten der nächsten 48 Stunden verarbeitet?

Wetterdaten zur Steuerung

In einem Doppelhaus in Purkersdorf hat das Architekturbüro Treberspurg genau ein solches Konzept schon 2019 umgesetzt, das nun auch im sozialen Wohnbau Eingang findet. Die Deckenbauteile des optimal isolierten und nach Süden ausgerichteten Gebäudes („solares Passivhaus“) in Purkersdorf wurden aktiviert und mit einer Erdwärmepumpe plus einer Photovoltaik-Anlage am Hausdach kombiniert. Reguliert wird die „Betonheizung“ mit einem Steuerungs-Algorithmus, der sich aus den Daten der Kurzfristvorhersage des lokalen Wetters speist.

Begleitet wurde das Projekt im Rahmen einer Studie von Magdalena Wolf vom Institut für Verfahrens- und Energietechnik von der Universität für Bodenkultur. „Die ersten Datenanalysen zeigen, dass das Konzept im Prinzip funktioniert“, so Wolf. Der sommerliche Kühlbetrieb der Wärmepumpe wurden wegen eines innovativen Lüftungssystem zwar nie verwendet, aber während der Heizperiode konnte die Raumtemperatur mit der prognosebasierten Steuerung aber gut im Bereich der Komfortzone zwischen 20 und 24 Grad Celsius gehalten werden.

Prognostizierte zum Beispiel an einem nasskalt nebeligen Tag, während die Wärmepumpe auf Hochtouren lief, das Prognosetool um 10 Uhr einen sonnigen Tag in 24 Stunden, dann wurde die Heizleistung („Wärmeintrag“) durch die Steuerung bereits am selben Abend automatisch reduziert. Das sparte Strom für den Betrieb der Wärmepumpe. Und die im Beton gespeicherte Wärme reichte aus, um die Temperatur auch am nächsten Tag bis zum Wärmeeintrag durch Sonneneinstrahlung in der Komfortzone zu halten.

Gesteigerte Effizienz

Erfolgreich war das Heizungssystem auch in Bezug auf die Energiekosten. Die Arbeitszahl der Wärmepumpe lag stabil bei vier. Das bedeutet, dass mit einem Teil Strom vier Teile Wärme aus der Erde entzogen werden konnten. Mit 5.000 Kilowattstunden Strom ließen sich so in der Heizsaison 2020/21 rund 20.000 Kilowattstunden Wärmeenergie bereitstellen.

Fürs klimafreundliche und sparsame Heizen und Kühlen scheint die Bauteilaktivierung mit Wärmepumpen plus Wetterprognosetool eine interessante Option für den sozialen Wohnbau zu werden. Die Vision hat dabei auch einen sozialen Aspekt: Durch die Kombination zentraler Wärmepumpentechnologie mit Bauteilaktivierung und Sonnenstromerzeugung am eigenen Hausdach können die Kosten für Warmwasser und Heizung nachhaltig gesenkt werden. Große Nachzahlungen bei der Jahresabrechnung sollen damit der Vergangenheit angehören. Einige Projekte sind bereits im Entstehen.

Günstig für den sozialen Wohnbau

So hat das Architektenbüro Treberspurg mit dieser Technologie bereits das Frauen-Generationen-Wohnheim „Volkshilfe Hafen“ in Wien Döbling ausgerüstet und im 22. Wiener Gemeindebezirk entsteht gerade das Leuchtturmprojekt „Campo Breitenlee“. Das Bauprojekt, das 2024 fertiggestellt werden soll, ist Teil des Forschungsprojekts „ZQ3Demo“ zur Umsetzung von urbanen Zukunftsquartieren und wird von der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft FFG im Rahmen der Ausschreibung „Stadt der Zukunft“ als Demonstrationsprojekt gefördert. Die 320 Wohnungen werden mit aktivierten Bauteilen ausgerüstet und über zwei Erd-Wärmepumpen-Zentralen, die mit „prädiktiver“, also vorausschauender Steuerung mittels Kurzfristwetterdaten angesteuert werden, mit Wärme versorgt. Stammt der Strom für die Wärmepumpen zu 100 Prozent aus erneuerbaren Quellen, können die Wohnungen mit niedrigen Kosten fossilfrei und im Betrieb klimaneutral beheizt und gekühlt werden.

Völlige Klimaneutralität erreicht die „Betonheizung“ freilich noch nicht. Dafür müsste auch die CO2-Bilanz der Beton-Bauwerke selbst eine glatte Null ergeben, was aber durch den CO2-intensiven Herstellungsprozess für Zement, der als Bindemittel dem Beton beigefügt wird, noch nicht möglich ist. 2022 hat die Zementindustrie aber bereits einen Fahrplan in Richtung „Zero Emission“ vorgestellt. Sebastian Spaun vom Verband der Österreichischen Zementindustrie (VÖZ): „Bis 2050 wollen wir Zement klimaneutral produzieren – mittels CO-Speicherung und -Weiterverwendung.“

Lesen Sie den ungekürzten Artikel ab Seite 28 der aktuellen Ausgabe 3-23 oder am Austria Kiosk!


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