In statt unter der Decke
Technische Gebäudeausrüstung in die Betondeckenkonstruktion integrieren
Abgestimmte Rohrregister auf der Bewehrungsmatte für die untere Betonschale.
Vergleich der Kühlleistung an der Deckenunterseite zwischen klassischer Bauteilaktivierung und z. B. dem „Ceiltec“-Deckensystem.
Vorbereitung für die untere Deckenplatte mit Schalungen für die Streifenabsorber.
Anordnung der Lüftungsleitungen im Deckenhohlraum.
Anschlussleitungen der einzelnen Register unter der Decke im Flurkasten.
Verteiler für die Register innerhalb des Deckenquerschnitts.
Blick in einen Deckenhohlraum.
Aussparungen mit elektr. Anschlussleitungen (l.) und fertig installierte Decke (r.) mit Akustikabsorbern.
Thomas Friedrich.
Die Betonkernaktivierung zählt seit mehreren Jahrzehnten zu den Standardlösungen der Flächentemperierung. Darüber hinaus haben sich in den letzten Jahren Deckenkonstruktionen etabliert, die sowohl durch eine verbesserte Wärme- und Kälteabgabe die komplette Heizung und Kühlung eines Gebäudes übernehmen können, als auch die Leitungsführung für die Lüftungs-, Elektro- und zum Teil Sanitärtechnik bieten. Integrierte Streifenabsorber sorgen zudem für eine gedämpfte Raumakustik.
Die Entwicklung der Wohn- und Nichtwohngebäude hat in den letzten Jahren zu einem vermehrten Einsatz von Flächenheiz- bzw. Kühlsystemen geführt. Als Faktoren dafür kommen u. a. geringere Vorlauftemperaturen z. B. für den Einsatz Erneuerbarer Energien sowie die Steigerung der Energieeffizienz in Betracht. Zudem erzeugen die erwärmten Flächen bei den Gebäudenutzern in der Regel ein deutlich größeres Behaglichkeitsgefühl, als erwärmte und umgewälzte Luft im Raum. Vor diesem Hintergrund ist es von Vorteil, die Flächen direkt mit wasserführenden Rohren zu erwärmen, anstatt diese erst über vorbeigeführte Luft auf Temperatur zu bringen. Von den gegebenen Raumflächen bietet die Decke den eindeutigen Vorteil, sowohl für die Heizung als auch für die Kühlung zur Verfügung zu stehen. Dazu ermöglicht diese, die über Strahlung abgegebene Wärme bzw. Kälte auf die umgebenden Flächen im Raum zu übertragen.
Betonkernaktivierung
Die weitläufig bekannte Bauteilaktivierung ermöglicht bereits eine gute Energieverteilung mit ihren in den Deckenquerschnitt eingelegten wasserführenden Rohrleitungen. Seit etwa Anfang der 70er-Jahre des vergangenen Jahrhunderts wird dieses System erfolgreich angewendet. Allerdings musste man bereits früh feststellen, dass die Leistung nicht ausreichend groß genug ist, um die vollständige Raumheizung bzw. -kühlung mit diesem System alleine zu ermöglichen. So wird in der Regel heute die Betonkernaktivierung zur Deckung der Grundversorgung eingesetzt und die Leistungsspitzen z. B. mit Heizkörpern oder Deckensegeln abgedeckt. Ein weiteres Defizit der Bauteilaktivierung besteht in der trägen Reaktionszeit. Diese Nachteile ergeben sich mit der oftmals mittig im Betonquerschnitt angeordneten Rohrlage in Verbindung mit der hohen Rohrüberdeckung. Der Werkstoff Beton nimmt die Energie nur langsam auf und gibt sie demzufolge auch nur verzögert ab. Die geringe Leistungsfähigkeit und die träge Reaktionszeit erlauben nur eine zonenweise Regulierung. Die oftmals gewünschte Einzelraumregelung kann dann nur über die zusätzlichen technischen Anlagenkomponenten erzielt werden.
Verbesserte Bauteilaktivierung
In Kenntnis der Nachteile der klassischen Bauteilaktivierung konnte die Lösung zu deren Verbesserung nur in der Aufteilung des Querschnitts in einzelne, voneinander getrennte Schichten liegen. Aus statischer Sicht bietet sich z. B. der Sandwichquerschnitt an, da der Tragwiderstand sich gegenüber dem Vollquerschnitt nur geringfügig verändert. Mit der Aufteilung des Querschnitts in drei Schichten kann eine gezielte Zuordnung der einzelnen Haustechnikkomponenten und deren Funktionen erfolgen.
Dazu nimmt die untere Betonschale die wasserführenden Rohrleitungen für die Raumheizung bzw. –kühlung auf. Aufgrund der geringeren Masse der unteren Schicht und dem anschließenden, wie eine Dämmung wirkenden Hohlraum verbessert sich die thermische Leistungsabgabe maßgeblich. Die Umsetzung in dieser Konstruktion führt zu höheren Energieleistungen und schnelleren Reaktionszeiten, sodass die Beheizung des Raumes ohne zusätzliche Geräte erfolgen kann und die Option für eine Einzelregelung besteht. In der unteren Betonschale können darüber hinaus Streifenabsorber für eine gedämpfte Raumakustik integriert werden, die sich je nach System zudem als Luftauslass verwenden lassen.
Der Hohlraum zwischen den beiden tragenden Betonschalen sorgt für eine flexible Leitungsführung. Dort können z. B. Lüftungsleitungen, die Zuleitungen für die Rohrregister und Sprinklerleitungen angeordnet werden.
Wenn die Entscheidung für eine Kombination von Tragelement und integrierter Haustechnik in der Deckenkonstruktion gefallen ist, darf keine abgehängte Decke mehr vorgesehen werden, da die Energie über die Deckenoberfläche in den Raum eingetragen wird.
Werksfertigung
Der Aufbau der drei Schichten erfolgt meist in Werksfertigung. Die Abmessungen der einzelnen Platten orientieren sich am Raster und demzufolge werden mit dem integrierten Rohrregister z. B. bei dem „Ceiltec“-System von Innogration ein bzw. zwei Ausbauraster abgedeckt. Bis zu 20 m Spannweite können mit dem System dieses Herstellers überbrückt werden. Die genaue Anordnung der Register mit dem gegenseitigen Abstand der einzelnen Rohrleitungen erfolgt in der Regel über eine Schablone, zudem die Leitungen an der Bewehrungsmatte fixiert werden. So kann auch die Höhenlage im Querschnitt mit dem gewünschten Abstand zum unteren Rand eingehalten werden. Der Abstand ist so bestimmt, dass zugelassene Dübel ohne Beschädigung der Rohre eingesetzt werden können. Pro Register erfolgt der weiterführende Anschluss entweder nach unten aus der Decke heraus oder in den Deckenhohlraum. Die Hauptversorgungsleitungen werden dann entweder in einem Flurkasten oder in dem Deckenhohlraum angeordnet.
Nachgefragt
IKZ-FACHPLANER: Der Hohlraum der sogenannten Sandwich-Deckenkonstruktion bietet die Möglichkeit der Integration von z. B. Lüftungs-, Elektro- und Sanitärleitungen. Können bei dem „Ceiltec“-System alle Leitungen auch durch die Rippen der Platten verzogen werden, beispielsweise Lüftungsleitungen?
Thomas Friedrich: Um eine flexible Leitungsführung in alle Richtungen zu ermöglichen, mussten wir die tragenden Rippen sozusagen durchlöchern. Während sich jedoch kleine runde Durchbrüche oder Öffnungen in Stahlbetonbauweise ohne Weiteres ausführen lassen, ist das bei rechteckigen Öffnungen für Lüftungskanäle von z. B. 20 cm x 30 cm ein Problem. Zu diesem Zweck haben wir dann eine Verbundbauweise entwickelt, bei der ein Stegblech innerhalb der Rippe die tragende Funktion übernimmt. Das Blech muss jedoch mit dem Beton der oberen und unteren Schale im kraftschlüssigen Verbund stehen. Das haben wir anfänglich mit liegenden Kopfbolzen bewerkstelligt, die seitlich an das Blech angeschweißt wurden. Allerdings handelte es sich dabei um einen aufwendigen und energieintensiven Vorgang. In Zusammenarbeit mit der Technischen Universität Kaiserslautern haben wir dann eine neue Form des Verbundes entwickelt. Dabei nutzen wir das Blech selbst als Verbindungselement, indem wir eine speziell geformte Zahnleiste puzzlestückartig ausschneiden. Unsere Technik sieht hier eine lokale Verstärkung im Bereich der Zähne vor, indem der betreffende Bereich mit einem einfachen Mittel umschnürt wird.
IKZ-FACHPLANER: Welche besonderen Anforderungen müssen in puncto des Brandschutzes beachtet werden? Und wo sind Rauch- bzw. Brandschotts zu platzieren?
Thomas Friedrich: Die beiden Schalen des Sandwichquerschnitts sind jede für sich als Brandschutzebene geeignet, wenn die Stärke min. 10 cm beträgt. Der Planer entscheidet in der Regel, nur eine der beiden Schalen für die Brandabschottung zu verwenden. Oftmals wird nur die untere Schale für diese Aufgabe herangezogen. Wenn Leitungen eine Brandschutzebene durchqueren, dann muss an dieser Stelle auch eine horizontale Abschottung vorgesehen werden. Die diesen Bereich querenden Leitungen müssen dann – wie üblich – mit einer Brandschutzklappe versehen werden.
IKZ-FACHPLANER: Um die Schallausbreitung im Raum zu reduzieren, bieten Sie mit Ihrem System einen speziellen Akustikabsorber für den Einlass in die Decke an. Zudem kann der Absorber als Luftauslass für eine Lüftungsanlage eingesetzt werden. Wird die Wärmeabgabe bzw. -aufnahme der Decke dadurch verringert? Wo erfolgt die Volumenstromregelung?
Thomas Friedrich: Der Akustikabsorber besteht aus einem aus Metall geformten Element, das in der Lage ist, die Wärmeenergie möglichst rasch aus dem bzw. in den Beton der unteren Schale abzuleiten. Die Leistungsminderung ist somit sehr gering und bereits in den technischen Angaben berücksichtigt. In dem Absorber befindet sich ein weiches schallschluckendes Material. Da diese Materialien einen entsprechenden Strömungswiderstand aufweisen, können sie auch als sogenanntes Filtervlies für die Luftverteilung über die Breite des Streifens und von dort in den Raum genutzt werden. Wird der Streifenabsorber mit seiner gelochten Fläche parallel als Luftauslass benutzt, dann besteht die Möglichkeit, den Volumenstrom der einzelnen Leitung individuell zu regeln. Das kann direkt an dem Verteilerkasten erfolgen, wo die Luft von dem vertikalen Strang in die einzelnen horizontalen Leitungen aufgeteilt wird. Alternativ besteht auch die Option, den Volumenstromregler innerhalb des über dem Streifenabsorber angeordneten Auslasskastens vorzusehen.
IKZ-FACHPLANER: Im Laufe der Zeit können sich Raumnutzungen und -anforderungen in einem Gebäude ändern. Welche Möglichkeiten bieten die Deckenkonstruktionen zur Anpassung?
Thomas Friedrich: Es können bereits in der Planung verschiedene Elemente bzw. Konzepte für eine spätere Umsetzung vorgesehen werden. Dabei handelt es sich um Elemente, die sich optional zu einem späteren Zeitpunkt in der Decke ergänzen lassen. Die Decke sieht Platzhalter vor, die zu Beginn noch ungenutzt bleiben können und je nach Anforderung erst später bestückt werden. Damit reagieren wir auf Bedürfnisse der Nutzer, die erst im Verlauf der Nutzungsdauer entstehen.
Bilder: Innogration
