Neubau eines Effizienzhauses in Bad Orb. Energiespeicher Bodenplatte

Neubau eines Effizienzhauses in Bad Orb

Energiespeicher Bodenplatte

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Ein innovativer Ansatz beim Bau energieeffzienter Häuser ist die Umwand-lung elektrischer Energie aus PV-Anlagen in thermische Energie, die in Bauteilen wie z. B. der Bodenplatte gespeichert wird. Bei einem Neubau in Hessen wird die Speicherfähigkeit der Bodenplatte durch die Zugabe von winzigen Kunststoffkügelchen mit Wachskern im Beton erhöht.

Zentrale Herausforderung bei energieeffizienten Häusern ist die Reduzierung des Transmissionswärmeverlustes und des Primärenergiebedarfes. In der Praxis hat sich dazu die Kombination von drei Komponenten bewährt: Die optimierte Gebäudehülle, der Einbau intelligenter Hautechnik und die Nutzung solarer Gewinne. Neue Ansätze verfolgt das IfU Institut für Umweltenergie gGmbH i.G., das sich mit seinem Wissen auf die Entwicklung praxisnaher Lösungen für die Verwendung regenerativer Energien und energieeffizienter Bauweisen spezialisiert hat: Das in Kooperation mit hebelHaus entwickelte Effizienzhaus Plus wandelt elektrische Energie aus PV-Anlagen auf dem Dach in thermische Energie um, die in den Bauteilen des Hauses gespeichert wird. Dabei werden konsequent die Energiespeicherkapazitäten der Bodenplatte genutzt und mit dem hochwärmedämmenden Baustoff Porenbeton für Wände und Massivdach kombiniert. Hinzu kommt ein Energiemanagementsystem, das alle Stromerzeuger und Verbraucher im Haus misst, steuert und regelt. Im Ergebnis wird so eine weitgehende Unabhängigkeit von fossilen Brennstoffen und steigenden Energiekosten erreicht.

Latenter Wärmespeicher
Im hessischen Bad Orb wird der Bau eines Versuchshauses vom IfU begleitet, das auf einer Weiterentwicklung des Konzeptes beruht: Dabei wurden dem Beton für die Bodenplatte mikroskopisch kleine Kunststoffkügelchen beigemischt, die in ihrem Kern ein Speichermedium aus Wachsen enthalten. Im Forschungsprojekt PCM DEMO 2 wird das Haus unter Praxisbedingungen drei Jahre lang Energiemessdaten liefern, die durch die Universität Kassel ausgewertet und dokumentiert werden.
Basis des Konzeptes ist eine Thermo-Bodenplatte, die so gut gegen das Erdreich isoliert ist, dass sie die Wärme speichert. Beim Effizienzhaus Plus wird das Gründungspolster der Bodenplatte nicht wie üblich aus einer Kies- oder Schotterschicht, sondern aus einer hochwärmedämmenden Schaumglasschüttung hergestellt. Schaumglas wird durch upcycling von recyceltem Altglas hergestellt. Das Material verfügt über eine hohe Tragfähigkeit und zersetzt sich nicht. Daher kann es jederzeit wieder verwendet werden und belastet die Umwelt nicht.
Auf die Schaumglasschicht wird ein Splitt-ähnliches Material als Feinschicht aufgetragen. Darauf kommt eine 18 mm dicke, lastabtragende Perimeter-Dämmung mit einem U-Wert von 0,12 W/(m²K). Der Aufbau wird komplettiert durch eine Abdichtung nach DIN 18195 Teil 4, Fußbodenheizungsrohre, Stahlbewehrung für die Bodenplatte und einer 25 cm dicken Betonschicht als Abschluss. Diese kann, sobald der Beton vollständig ausgehärtet ist, direkt mit dem gewünschten Oberbelag belegt werden. Ein Estrich ist nicht mehr erforderlich.
„Mit diesem Aufbau kann die Bodenplatte als überdimensionaler Energiespeicher genutzt werden“, erklärt Norbert Orth, Kompetenzbereichsleiter Effizienzhaus Plus.
Orth zufolge speichert 1 m³ (2 600 kg) Beton bei einer Überwärmung des Betonkerns um 4 Kelvin über der gewünschten Raumtemperatur eine Energiemenge von 2 912 W ab, das entspricht ca. 3 kWh. Eine 100 m² große Grundfläche mit 25 cm dicker Betonschicht kann demzufolge 75 kWh Energie abspeichern. Werden die Energiespeicherkapazitäten der Decke hinzugerechnet, ergibt sich eine Gesamtspeicherkapazität von 130 kWh. Wird, wie beim Musterhaus in Bad Orb, der Beton der Bodenplatte zusätzlich mit mikroskopisch kleinen Kunststoffkügelchen mit Wachskern (Micronal PCM) als latenter Wärmespeicher angereichert, kann die Speicherfähigkeit der Bodenplatte auf 150 kWh erhöht werden. Das Funktionsprinzip des Phasenwechselmaterials ist ebenso einfach wie effektiv: Steigt die Temperatur, schmilzt das Wachs und nimmt dabei Wärme auf. Sinkt die Temperatur, erstarrt das Wachs und gibt Wärme frei.
Massive, hochdämmende Gebäudehülle
Optimiert werden die Speicherwerte des Effizienzhaus Plus durch eine massive Gebäudehülle aus Hebel Porenbeton. Der auf Basis der mineralischen und natürlichen Rohstoffe Sand, Kalk, Zement und Wasser hergestellte hochwärmedämmende Baustoff verfügt über Millionen feiner Luftporen und bietet dadurch optimale Eigenschaften im Hinblick auf Wärmedämmung und Wohngesundheit. Durch eine homogene Materialstruktur und ein durchdachtes, aufeinander abgestimmtes System lässt sich damit eine optimal abgedichtete, wärmebrückenfreie Gebäudehülle erstellen.
Die Gebäudehülle wird ergänzt durch ein massives Dach aus Porenbetonplatten, das wie eine fünfte hochwärmedämmende Wand funktioniert und zudem als stabile und vor allem brandsichere Unterkonstruktion Vorteile für die Installation von Photovoltaik-Anlagen bietet. Dreifach verglaste Fenster (Uf bis 0,86 W/m²K), die hohe solare Gewinne zulassen, ergänzen den hohen Wärmeschutz der Gebäudehülle.


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