Heizen und kühlen über die Decke

In den ersten beiden Teilen dieser Artikelserie wurden die Wirtschaftlichkeit und Energieeffizienz sowie die Behaglichkeit dieser Systeme beleuchtet. Im vorliegenden dritten Teil liegt der Fokus auf der Vorstellung der unterschiedlichen Systeme, die es für die verschiedenen Anforderungen in einem Bauvorhaben gibt. Ein wesentlicher Anteil entfällt heute auf Metallrasterdecken und Systeme mit großformatigen mineralischen Deckenplatten. Aber auch die Sonderbauformen und Systeme der Betonkernaktivierung erfreuen sich zunehmender Nachfrage.

Deckensysteme mit Kühl- und Heizfunktion, sind für jede Bausituation, ob Alt– oder Neubau erhältlich. Die Systemarten unterscheiden sich in zwei bauphysikalische Hauptgruppen:

• Abgehängte Systeme
• Bauteilintegrierte Systeme.

Bei den Bauarten der abgehängten Systemtechnik kommen Metall- und Rasterkühl-/Heizdecken mit Deckenplatten aus Stahl, Aluminium oder auch mineralischen Bauplatten zum Einsatz, die auf der Rückseite  mit Rohrregistern aus Metall oder Kunststoff versehen sind. Die Verbindung der mediumführenden Register mit den Deckenplatte erfolgt z. B. durch kleben, klemmen, einfräsen oder magnetisch. Zur Verbesserung der Wärmeübertragung werden ggf. zusätzlich noch Elemente zur besseren Wärmeverteilung auf der Deckenplatte eingesetzt. Diese Wärmetauscher-Konstruktion wird mittels einer Abhängung an der Rohdecke angebracht. Die Decklage kann als geschlossene Decke oder als frei abgehängtes Deckensegel ausgeführt werden.

Geschlossene Deckensysteme
Geschlossene Decken bieten eine homogene Deckenunterschicht, wobei der Deckenhohlraum für vielfältige Installationen genutzt werden kann. Die Gestaltung der raumseitigen Oberfläche ist in verschiedenster Form möglich. Einbauten wie Beleuchtung, Luftdurchlässe, Sprinkler oder Melder lassen sich einfach integrieren. Auch kann sie mittels Perforierung zur Verbesserung der Raumakustik genutzt werden.
Weitere geschlossene Deckensysteme mit mineralischen großformatigen Bauplatten z. B. aus Gipskarton oder Gipsfaser sowie Faserzement und Lehm bieten ein breites Einsatzspektrum sowohl in Neubau, – wie auch in der Gebäuderenovation. Diese geschlossenen Trockenbau-Deckensysteme zeichnen sich vor allem durch ihre flexiblen Gestaltungsmöglichkeiten aus und erfüllen durch ihre ebene, fugenlose Oberfläche höchste architektonische Anforderungen. Die Unterkonstruktion, bestehend aus Grund- und/oder Tragprofilen, werden an der Rohdecke befestigt und ausgerichtet. Die Montage der Kühl- und Heizsysteme erfolgt zwischen oder unterhalb der Tragprofile der Unterkonstruktion auf- oder eingelegt in die Bauplatten. Als sichtbare Decklage können Bauplatten aus verschiedenen Materialien, wie Gipskarton-, Lehm- und weitere mineralische Bauplatten eingesetzt werden. Diese bieten uneingeschränkte Gestaltungsvielfalt und können ebenfalls zur Verbesserung der Raumakustik aktiviert werden.

Hochleistungs-Heiz-/Kühldecken
Hochleistungs-Heiz-/Kühldecken ermöglichen eine Raumkühlung ohne Einsatz von Ventilatoren oder Raumklimageräten. Anders als bei Raumluft- Technischen-Anlagen (RLT) handelt es sich um laminare Luftgeschwindigkeiten, die für ein behagliches Raumklima sorgen.
Mit speziell konstruierten Deckenkonstruktionen können hohe Wärmelasten abgeführt werden. Anders als bei der geschlossenen Kühldecke wird aufgrund der offenen Deckenkonstruktion auch die dem Raum abgewandte Seite zur Kühlung und Heizung (konvektiver Gewinn) genutzt. Die Leistung summiert sich aus Strahlung und Konvektion und kann bis zu dem doppelten einer geschlossenen Kühldecke betragen. Diese Systeme, in Fachkreisen auch „Konvektionsdecke“ genannt, werden zur Abfuhr hoher Wärmelasten in häufig hohen Räumen verschiedener Nutzung, z. B. (Flughäfen, Film- und Fernsehstudios, Ausstellungsräume etc.) eingesetzt. Derartige Decken unterscheiden sich im Prinzip durch zwei verschiedene Systemvarianten.

• Sichtbare Systeme (Produktionsstätten, Industrie u. Gewerbe, TV- Film Studios, etc.)
• Verdeckte Systeme oberhalb eines offenen Deckensystems (Büros, Eingangshallen, etc.).

Je nach Konstruktion sind Leistungen bis zu 200 W/m² möglich.
Noch höhere Leistungen können durch Anordnung von mehrlagigen Kühlregis­tern untereinander angeordnet, oder durch den Einsatz von sogenannten Deckenkühlkonvektoren erzielt werden. Bei Deckenkühlkonvektoren werden Kühlregister mit extrem geringen Rohrabständen eingesetzt.

Sonderbauformen
Werden lediglich Teile einer Deckenfläche abgehängt und als Flächen zum Kühlen oder Heizen aktiviert, spricht man von einem Kühl- und/oder Heizsegel. Mit derartig ausgeführten Systemlösungen sind ästhetisch ansprechende Lösungen möglich. Deckensegel können als Metall, Gipskarton, Lehm oder weitere fugenlose Konstruktionen in verschiedenen Formen und Abmessungen ausgeführt werden. Sie erfreuen sich aufgrund der freien architektonischen Gestaltung zunehmender Beliebtheit und haben positiven Einfluss auf die Raumakustik. Durch den höheren Konvektionsanteil kann eine Leistungsverbesserung gegenüber geschlossenen Decken von bis zu 60 % erreicht werden.
Kühl- und Heizsegel bieten aufgrund ihrer Konstruktion einen breiten Spielraum für die Deckenarchitektur. Hervorragend lassen sich Beleuchtung, Lüftung und sonstige nützliche Funktionselemente integrieren und bieten mit hoher spezifischer Kühl- und Heizleistung ein hohes Maß an Behaglichkeit und thermischen Komfort.
Aktive Deckensegel eignen sich in idealer Weise für den Büro- und Verwaltungsbau. Sie bieten die Möglichkeit, gezielt als Insellösung – z. B. ausgerichtet an Arbeitsplätzen – eingesetzt zu werden. Auch lassen sie sich mit großflächigen Kühl- und Heizdeckensystemen ideal kombinieren.

Bauteilintegrierte Deckensysteme
Bauteilintegrierte Systeme unterscheiden sich im Prinzip durch zwei Bauarten,

• Medien führenden Rohre oder Rohrregister im statischen Bauteil (z. B. Betondecke)
• Medien führende Rohre oder Rohrregister nachträglich am Bauteil angebracht (z. B. eingeputzt).

Bei eingeputzten Systemen handelt es sich um Heiz- und Kühlsysteme in Form von Rohren oder Systemmodulen die an Betonrohdecken oder anderen festen Deckenoberflächen befestigt werden und anschließend mit Zement-, Kalk-, Gips- oder Lehmputz eingeputzt werden.

Betonkernaktivierung
Die Betonkernaktivierung gliedert sich in drei unterschiedliche Bauarten.

• thermische Betonkernaktivierung (BKA)
• Betonkerntemperierung (BKT)
• Bauteilaktivierung (BTA).

Alle drei Bauarten nutzen zur Temperaturregulierung die statischen Bauteile, quasi den massiven Betonkern. Bei der Erstellung von Massivdecken werden in die Konstruktion Rohrleitungen verlegt, durch die meistens Wasser als Kühl- bzw. Heizmedium geleitet wird. Die Massivdecke wird dabei als Übertragungs- und Speichermasse thermisch aktiviert. Das massive Bauteil nimmt die Wärme vom Medium oder vom Raum auf, speichert sie und gibt sie zeitversetzt an den Raum oder das Medium weiter. Es kommt hierbei zu einer Phasenverschiebung zwischen Ener­gieerzeugung und -abgabe. Im Sommer kann die Nachtauskühlung zur Kühlung des Mediums und zur Entnahme der Wärmeenergie aus dem Raum genutzt werden. Tagsüber werden die Räume dann durch Wärmeabfluss in den kalten Decken bzw. Wänden gekühlt. Diese Systeme werden in der Regel zur Abdeckung der Grundlast eingesetzt.

Oberflächennahe Bauteilaktivierung
Eine innovative Weiterentwicklung stellen die oberflächennahen Bauteilaktivierungssysteme, auch als thermisch aktive Bauteilsysteme (TABS) da. Mit derartigen Systemen kann nicht nur die Grundlast zum Heizen bzw. Kühlen, sondern ggf. auch der Gesamtbedarf eines Gebäudes gedeckt werden. Die Systeme wurden für alle gängigen Deckenkonstruktionen wie Ortbeton und Fertigteildecken entwickelt.
Durch die hohe Leistungsfähigkeit – bei kurzer Reaktionszeit – werden diese Systeme den heutigen Anforderungen an Behaglichkeit und Komfort in modernen Gebäuden gerecht. Die oberflächennahe Positionierung der Rohre sorgt für einen guten Wärmeübergang, sodass Gebäude bedarfsgerecht geheizt bzw. gekühlt werden können. Oberflächennahe Bauteilaktivierungssysteme zeichnen sich durch vergleichsweise hohe Kühl- bzw. Heizleis­tungen aus. Je nach verwendetem Kühl- bzw. Heizmedium lassen sich ca. 50 bis 95 W/m² erzielen.

Fazit
Die Kühlung über die Decke, ob im Bestand oder Neubau, bietet eine echte Alternative zu hygienisch bedenklichen und wartungsintensiven Klimaanlagen. Die spürbare Verbesserung des Wohlbefindens und die nachgewiesene Steigerung der geistigen Leistungsfähigkeit sprechen für ein Deckenheiz- und kühlsystem. Für alle die auf Komfort in ihrer Immobilie setzen lohnt es sich auf die nachhaltige Systemtechnik – Heizen und Kühlen über die Decke – nachzudenken. Der BVF und seine Mitgliedsunternehmen bieten für alle interessierten Investoren, Planer, Bauherrn und Verarbeiter umfassende Informationen zu den Vorteilen und Einsatzmöglichkeiten von Heiz- und Kühlsystemen an Boden, Wand und Decke.

Autor:
Ulrich Stahl, Vorstandsvorsitzender des Bundesverbands Flächenheizungen und Flächenkühlungen – BVF

Bilder: Bundesverband Flächenheizungen und Flächenkühlungen