„nachhaltige technologien 03 | 2022"

oderne Gebäude eignen sich durch bessere Gebäudedämmung und großflächige Heiz- und Kühlsysteme (Fußbodenheizung, Deckenkühlung, …), welche mit geringen Temperaturunterschieden zwischen Raumluft und Vorlauf auskommen, gut für die Integration erneuerbarer Energiequellen. Wie immer bei der Einbindung erneuerbarer, volatiler Energiequellen ergibt sich das Problem, dass sich das Angebot an Wärme und Kälte nicht immer mit dem tatsächlichen Bedarf deckt. Infolgedessen muss die Energie zwischengespeichert werden. Das Gebäude als Speicher Hier kommen Gebäudemit Bauteilaktivierung ins Spiel, die im Gegensatz zu z. B. gewöhnlichen Fußboden- heizungen eine wesentlich höhere thermische Speicherkapazität aufweisen. Neben einem selbst- regulierenden Effekt, also dem natürlichen ausglei- chenden Effekt zwischen Tag und Nacht auf Grund der hohen thermischen Masse, können die Bauteile aktiv beladen oder vorgeheizt bzw. vorgekühlt werden. So können Verbrauchsprofile an die Verfügbarkeit erneuerbarer Energie angepasst werden. Herausforderung Regelungstechnik Das Bild vom Gebäude als Speicher ist aber zu verein- facht. Im Gegensatz zu einem gewöhnlichen Speicher kann nicht frei entschieden werden, wann einem Bauteil Energie zugeführt oder entzogen wird. Im Ge- genteil, bereits der reguläre Betrieb eines Gebäudes mit Bauteilaktivierung erfordert eine überlegte Rege- lung, um den Komfort der Bewohner zu gewährleisten. Durch die langen Zeitkonstanten kann nicht spontan auf Temperaturänderungen in den einzelnen Heiz- und Kühlzonen reagiert werden. Bis die Auswirkung der Aktionen in den Zonen spürbar werden, können durch- aus mehrere Stunden vergehen. Dies kann zu einer Überhitzung oder Unterkühlung führen, der wiederum durch die Regelung entgegengewirkt wird, so dass es zu Schwingungen und sogar Instabilität der Regelung kommen kann. In der Praxis wird Bauteilaktivierung daher teilweise bivalent betrieben, also parallel zu einem schneller reagierenden Heiz- und/oder Kühl- system, und selbst nur sehr langsam geregelt bzw. gesteuert. Typischerweise wird die Vorlauftemperatur abhängig von der Außentemperatur variiert. Die zur Umrechnung verwendete Heizkurve kann angepasst werden und andere Messwerte (z.B. die durchschnitt- liche Rücklauftemperatur) mitberücksichtigen, um den Komfort zu verbessern. Mit Ventilen kann ein hydraulischer Abgleich vorgenommen werden, um unterschiedliche Randbedingungen in einzelnen thermischen Zonen (z. B. nördliche versus südliche Ausrichtung) zu berücksichtigen. Das Resultat ist aber im Wesentlichen eine Vorsteuerung, die im Mittel zu guten Ergebnissen führen soll. Will man nun die Speicherwirkung aktiv ausnutzen, kann man zusätzlich zum regulären Betrieb Wärme durch höhere Vorlauftemperaturen oder höhere Massenströme einbringen oder umgekehrt Wärme entziehen; diesem Betrieb als Speicher sind aber durch die Komfortanforderungen der Bewohner*innen Grenzen gesetzt. Das führt dazu, dass man auf geringe Ladeleistungen und Speicherkapazitäten beschränkt M Beton als smarter Wärmespeicher: Optimierte Nutzung erneuerbarer Energie durch intelligente thermisch aktivierte Gebäude Daniel Muschick, Valentin Kaisermayer, Andreas Moser, Markus Gölles, Carina Kunter Foto: shutterstock 19 18 SPEICHEROPTION BAUTEILMASSE