Decke als Strahlungsfläche zum Heizen und Kühlen

Wohlfühlklima und sommerlicher Wärmeschutz

Deutsches Ingenieurblatt 9/2021
Energie, Umwelt, Betriebssicherheit
Objekte

In heißen Sommerphasen sorgen Kühldecken für ein angenehmes Raumklima. Sie eignen sich besonders für Büros, Gewerbe- und Verkaufsräume. Die Decke ist eine ideale Strahlungsfläche zum Heizen und Kühlen und lässt sich zur Einbringung von Rohrregistern nutzen. Bei der Vergrößerung des eigenen Verwaltungsgebäudes am Stammsitz in Frankenberg (Eder) entschied sich der Fertighaushersteller FingerHaus für eine solche Systemlösung. Dort schafft das Temperieren über geschlossene Oberflächen ein behagliches Raumklima ohne unangenehme Zugluft.

Am FingerHaus-Standort befinden sich zudem ein Bauherrenzentrum, drei Musterhäuser und das Werk, in dem das Unternehmen Fertighäuser produziert. Zum Einsatz kamen in dem Neubau rund 470 Quadratmeter Komfortdecke ComfoTop mit endlos verlegten Systemrohren der Buchenauer Roth Werke. Die Installation der Systemrohre erfolgte kupplungsfrei an Befestigungsschienen im Verlegeabstand von 50 bis 100 Millimetern. Montiert wurde das Heiz- und Kühlsystem direkt in der Trockenbauebene der Deckenkonstruktion. Das Rohr ist ohne zusätzliche Aufbauhöhe in die Trockenbaukonstruktion integriert und mit Gipskarton-Trockenbauplatten flächig abgedeckt. Das System bot dem Planer maximale Gestaltungsfreiheit: Dank zentimetergenauer und flexibler Positionierung der Systemrohre lassen sich selbst außergewöhnliche Grundrisse mit einer flächigen Belegung der Systemrohre realisieren. Ebenso können Deckeneinbauten wie Beleuchtungselemente wunschgemäß positioniert werden. Der Anschluss der einzelnen Rohrregister erfolgte über einen zentralen Heizkreisverteiler, der unsichtbar in die abgehängte Deckenkonstruktion integriert und jederzeit über eine Revisionsöffnung zugänglich ist.

 

Heizen und kühlen
Das System im Bürogebäude von FingerHaus hat eine Heizlast von etwa 16 Kilowatt und eine Kühllast von rund 19 Kilowatt. Die Vorlauftemperatur für das Heizen ist mit 35 Grad Celsius ausgelegt und für das Kühlen beträgt sie mindestens 18 Grad Celsius. „Die Auslegung spricht für die Effizienz der thermischen Hülle des Gebäudes. Aus technischer und physikalischer Sicht war es die beste Entscheidung, das Kühl- und Heizkonzept in die Decke zu integrieren. So stellt der sommerliche Wärmeschutz die Kühlung in den Vordergrund und sorgt damit für Wohlfühltemperaturen“, erklärt Michael Burckhardt, Abteilungsleiter Gebäudetechnik bei FingerHaus. Die Heiz- und Kühldecke wird mit einer reversiblen Wärmepumpe auf dem Dach betrieben. Zur Effizienzsteigerung und Absicherung der Hydraulik sind Heiz- und Kühlpufferspeicher im Einsatz. Eine kontrollierte Lüftungsanlage ist mit einem Wärmetauscher zwischengeschaltet, sodass über das Luftverteilsystem zusätzlich behagliche Effekte nutzbar sind. Durch langanhaltende sehr warme Sommertage ist die Technologie der Kühlung in Verbindung mit Decken- und Fußbodenheizung aufgrund der niedrigen Systemtemperaturen prädestiniert.

Gebäudetechnik passt sich der Jahreszeit an
Die Komfortdecken verwandeln Raumdecken in Strahlungsflächen, die Räume im Sommer angenehm kühlen und im Winter behaglich wärmen. Die Oberflächentemperatur wird je nach Betriebsweise einige Grad unter oder über der Raumtemperatur gefahren. Durch den Strahlungsaustausch mit der Decke verändern sich die Temperaturen der Raumumschließungsflächen. So stellen sich gleichmäßige Oberflächentemperaturen bei allen raumumschließenden Flächen ein, die sich positiv auf die Behaglichkeit auswirken. Das mit kaltem Wasser durchströmte Rohrsystem der Roth Komfortdecke absorbiert im Sommer die Wärme in der Raumluft und kühlt sie energiesparend und geräuschlos herunter. Kühldecken bauen ein weitgehend gleichmäßiges vertikales Temperaturprofil im Raum auf. Die empfundene Raumtemperatur ist hierbei abhängig von der Raumlufttemperatur sowie der Temperatur der Raumumschließungsflächen. Bei Systemen mit hohem Strahlungsanteil, wie den Roth Komfortdecken, liegt die empfundene Raumtemperatur im Kühlfall um 1,5 bis 2 Kelvin unterhalb der Raumlufttemperatur. Die Gesamtleistung für die Temperierung wird durch zwei Drittel Strahlungsanteil und ein Drittel Konvektion erzielt. Die Differenz zwischen Raumtemperatur und mittlerer Oberflächentemperatur bestimmt die Leistung. Je höher die Temperaturdifferenz, desto höher ist die Leistung.

Im Winter ahmen die Roth Komfortdecken die natürliche Strahlungswärme der Sonne nach. Das unsichtbar in die Deckenkonstruktion eingebettete Rohrsystem mit geschlossenem Wasserkreislauf temperiert die Räume mit sanfter Wärmestrahlung von oben. Die Wärme verteilt sich gleichmäßig und zugluftfrei in jeden Raumwinkel.

Komplettlösungen aus einer Hand
Mit den Roth Komfortdecken lassen sich nachhaltige und energieeffiziente Systemlösungen zum Heizen und Kühlen realisieren. Die standardisierte Verlegemethode ComfoTop gewährleistet eine effektive Montage und einen schnellen Baufortschritt bei einfacher Planung im Vorfeld. Als Systemlösung für die Decke gibt es zudem das ClimaComfort Panelsystem sowie die Komfortdecke ComfoTop M mit in Metallkassetten eingebauten Rohrregistern. Die Decken eignen sich neben der Anwendung in Neubauten auch für Sanierungsvorhaben.

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