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EFH: Beton-Außenwände mit Betonkernaktivierung

42 Beiträge | 14.5.2019 - 21.5.2019
Hallo zusammen,

in unserem Neubau wird es eine Betonkernaktivierung geben. Zumindest in den Zwischendecken, bzw. der obersten Geschoßdecke.
Ich überlege schon sehr lange, ob es sich auch lohnt die Außenwände aus Beton zu bauen und zu aktivieren. Wir würden die Betonwände wie eine Ziegelwand spachteln/verputzen/streichen, also optisch wäre es gleichwertig. Der gefürchtete "kalte Beton" im warmen Wohnzimmer wäre nicht gegeben, ganz im Gegenteil, durch die BKA wäre die Wand ein (übertrieben gesagt) warmer Kachelofen - für uns ein Komfortgewinn.

Dazu folgende Überlegung anhand unseres geplanten unterkellerten Bungalows:
Außenwandfläche Keller+EG: ~300 m²
Masse (bei 20 cm Wandstärke und 2300 kg/m³ Beton): ~140 t
Beton hat eine spezifische Wärmekapazität von ~1 kJ/kgK = 0,28 Wh/kgK
das ergibt dann ca. 40 kWh/K

Das heißt ganz grob gesagt, ohne zusätzliches Heizen sinkt die Oberflächentemperatur der Außenwände (je nach HWB natürlich...) um 1K pro Tag ab, eher weniger (ganz ohne Berücksichtigung der restlichen Beton-/Estrichmassen - die haben wir sowieso aus Beton und speichern auch noch 100 kWh/K oder mehr).

mit PV-Speicher verglichen:
Bei einem COP von 5 braucht man 8kWh PV-Speicher um dem Wärmespeicher bei 1 K Temperaturdifferenz der obigen Wand gleich zu kommen. Also wenn man andenkt PV-Speicher wegen der Wärmepumpe anzuschaffen, denke ich wäre es wirtschaftlicher die Energie im Beton zu speichern. (Der PV-Speicher steht natürlich im gesamten Haus zur Verfügung und nicht nur thermisch, natürlich ein Vorteil. Dafür ist der Betonspeicher low-tech und muss nicht ausgetauscht werden.)

Ein weiterer Effekt der BKA der Außenwände (da noch viel mehr Fläche für die "Heizung") wäre, dass die Vorlauftemperatur noch weiter als üblich gesenkt werden könnte und damit die Effizienz der Wärmepumpe steigt. Kalte Ecken und ähnliches gibt es nicht mehr. Für uns ein großer Vorteil wäre auch die angenehme, behagliche Art der Wärme(strahlung).

Noch weiter gedacht könnte die gesamte notwendige Heizleistung über die BKA umgesetzt werden, ganz ohne Fußbodenheizung. Zwar noch etwas träger als eine FBH, aber mit einer unglaublichen Speichermasse, die wirklich große Schwankungen abfangen kann. Somit könnte man sich den ganzen üblichen Aufbau mit Schüttung und Estrich ersparen. Derzeit haben wir noch FBH + BKA vorgesehen.

Die BKA-Außenwände wären von der Umsetzbarkeit her machbar, haben wir mit einer Baufirma schon besprochen. Es wird eine Hälfte geschalt und dann entsprechend bewehrt und die Schläuche für die BKA und Leerverrohrungen verlegt.

Da wir beim Schalen, Bewehren, ... viel in Eigenleistung mitarbeiten können halten sich auch die Mehrkosten in Grenzen.

Die Ziegel mit Möglichkeit der BKA kenne ich, überzeugen mich aber nicht, auch preislich nicht.

Was sind eure Gedanken zu diesen Überlegungen?
Was haltet ihr davon die Außenwände bei einem EFH zu betonieren und zu aktivieren?

Ich freue mich auf eure Kommentare und einen interessanten Gedankenaustausch!
Reinhard
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14.5.2019 12:45
grundsätzlich natürlich eine super Idee.
Aber die Planung und Umsetzung halte ich für unglaublich schwierig.
Ich hab auch Betonwände (System: Wolf Thermomodule), allerdings nicht aktiviert. Hätte hier auch keinen Sinn, weil hier auch eine Schicht Innendämmung vorhanden ist. 
Hab bei mir nur die Geschossdecke aktiviert.
Wenn ich mir vorstelle, dass vor dem Betonieren der Wände alle Leerrohre, Steckdosen, Schalter, Wandlampen, Wasser- und Kanal-Anschlüsse etc, und auch noch die BKA-Rohre perfekt geplant und verlegt werden müssten... na gute Nacht...
14.5.2019 13:37
Ja, die Planung ist sicher eine Herausforderung - vieles wäre aber auch gut im Vorfeld planbar, das entspricht uns eh - wir wissen jetzt schon sehr viele Details des Hauses.
Zusätzlich würde ich auch eine oder zwei Leerverrohrung in einer fixen Höhe ums komplette Haus vorsehen, wenn was vergessen wurde, oder neuer Bedarf besteht, kann man so recht einfach etwas nachträglich ergänzen.
Und auch wenn es schwieriger ist als beim Ziegel, fräsen und stemmen geht im Beton schon auch - dauert halt fünf mal so lange :) - und die Innenwände wären ja auch noch für Leitungen da.

Es ist sicher ein großer Aufwand, aber nach meinen derzeitigen Betrachtungen steht der Aufwand für uns dafür.

Reinhard
14.5.2019 13:52
wie weit sind solche BKA Leitungen in der Wand versenkt (also wie tief darf man stemmen?)


14.5.2019 14:10
Nach meinen bisherigen Überlegungen dürfte es überraschender Weise nur Vorteile haben die Leitungen eher an der Außenseite zu verlegen (also zb 5cm von außen überdeckt) - dann bleiben von innen mindestens noch 13cm Wand - das würde mir auf jeden Fall reichen.

Reinhard
14.5.2019 14:41
Wenn sie so weit aussen liegen gibt es ja nur den Nachteil des Mehraufwandes (und der noch schlechteren CO2 Bilanz von Beton ggü. Ziegel).
Habe auch eine BKA und gerade in Kombination mit PV und Wärmepumpe performt das System sehr gut...
14.5.2019 14:55
Besser wären die Leitungen natürlich eher Richtung Innenraum zu legen. Dann macht es das Ganze aber noch unpraktikabler.
Ich mag ja den Pioniergeist hier, aber denke der Aufwand wird hier gewaltig unterschätzt...
Nicht nur, dass keine Firma/kein Baumeister damit Erfahrung haben wird, zusätzlich kannst du dir jeden noch so kleinen Detailanschluss selbst überlegen, weil es eben Null Erfahrung gibt.
Und die Wärmebrückenvermeidung wird auch eine extreme Herrausforderung. 
Jedes Fenster, jede Tür usw. wird zur Challenge. Beton ist ein sehr guter Wärmeleiter. Soll heißen, jede kleine Wärmebrücke wirkt schrecklich.
 
Wie gesagt, ich hab Betonwände. Aber ohne so ein Neopor-Schalstein-System könnt ich mir die Umsetzung echt nicht Sinnvoll machbar vorstellen. Mit "sinnvoll" meine ich hier, dass der Aufwand noch im wirtschaftlichen Rahmen bleibt.
14.5.2019 15:24


Pedaaa schrieb: Besser wären die Leitungen natürlich eher Richtung Innenraum zu legen. Dann macht es das Ganze aber noch unpraktikabler.


Wieso wäre das besser?


Pedaaa schrieb: Und die Wärmebrückenvermeidung wird auch eine extreme Herrausforderung.
Jedes Fenster, jede Tür usw. wird zur Challenge. Beton ist ein sehr guter Wärmeleiter. Soll heißen, jede kleine Wärmebrücke wirkt schrecklich.


Da muss man natürlich sehr gut aufpassen, keine Frage!
Wir haben einen rechteckigen Grundriss ohne Vor- oder Rücksprünge, Erker usw. - also in Bezug auf Wärmebrücken wenigstens schon mal leichter als sonst oft. Fenster würden wir natürlich in der Dämmebene montieren.

Der Punkt, dass es nicht viel Erfahrung (vor allem mit der Herstellung als Wand) gibt ist sicher nicht zu unterschätzen, bin ich deiner Meinung! :)
14.5.2019 15:55


R_______ schrieb: Wieso wäre das besser?

 
schau mal hier:
https://www.zement.at/downloads/downloads_2016/energiespeicher_beton_krec_endbericht_1602.pdf

unter Punkt II.2.4 Einfluss der Lage des Rohrregisters

Aber realistisch betrachet... falls du wirklich alle Außenwände zusätzlich aktivierst, ist die Rohr-Lage vermutlich ziemlich egal bzw. du würdest keinen Unterschied merken. Dann hast du ohnehin das Heiz/Kühl und Speicher-System schlechthin.
Trotzdem.. meine Bedenken bzgl. der Umsetzung bleiben. 
14.5.2019 17:29


R_______ schrieb: Wir würden die Betonwände wie eine Ziegelwand spachteln/verputzen/streichen, also optisch wäre es gleichwertig. Der gefürchtete "kalte Beton" im warmen Wohnzimmer wäre nicht gegeben, ganz im Gegenteil, durch die BKA wäre die Wand ein (übertrieben gesagt) warmer Kachelofen - für uns ein Komfortgewinn.

Cooles Projekt und ich beiß mich jetzt noch in den Hintern damals davon nicht gewusst zu haben. Ich würde es auf jeden Fall so machen, ist auf jeden Fall die billigere Variant als nachträglich, so wie ich es vorhabe, eine Wandheizung zu installieren.

Wegen Kältebrücken, falls Fenster ein Thema sind einfach Vorderwandmontage dann ist das auch erledigt. Und bzgl. Wandheizung, der Wärmeverlust ist sowieso da, nur hast du dann halt um 2-3 K mehr. Aber ob ich 34 Kelvin Differenz oder 37 Kelvin habe macht dann nur für die Kältebrücke auch nicht mehr viel aus. Und Unterkeller dann sowieso nicht, da ich ja nicht unter 0° komme. Aber "nur Stahbetonwände" (also auch OG) sind halt seitens der Elektrik und Sanitär sehr Planungsaufwendig, nachträglich geht da fast nichts mehr. PCM wäre dazu noch eine Alternative. Die Frage ist nur ob du das noch brauchst. Ich komme bei mir auf 52 kWh/K aktivierte Fläche und einem Heizwärmebedarf von ca. 3 kW bei -14°. Bei 2 K Übertemperatur kommst du schon sehr lange über die Runden, vor allem in der Übergangszeit. Bei -14° wirst du eh nichts puffern können.



Pedaaa schrieb: schau mal hier:
https://www.zement.at/downloads/downloads_2016/energiespeicher_beton_krec_endbericht_1602.pdf

unter Punkt II.2.4 Einfluss der Lage des Rohrregisters

Brauchst nicht, in meinem Excel-Sheet wird die Lage des Rohrs berücksichtigt.

https://www.energiesparhaus.at/forum-fussbodenheizungsauslegung/53160_2#506706 ;

Auch die Entzugsleistung Richtung Umwelt bei unterschiedlichen VL-Temperaturen ist damit ersichtlich.
14.5.2019 17:39
Danke Pedaaa!

Kurz vorweg: Ich glaube (bzw hab mir versucht auszurechnen), dass es ziemlich egal ist, wo die Leitungen liegen. Innen, außen, mittig, macht praktisch keinen Unterschied.


Pedaaa schrieb: schau mal hier:
https://www.zement.at/downloads/downloads_2016/energiespeicher_beton_krec_endbericht_1602.pdf

unter Punkt II.2.4 Einfluss der Lage des Rohrregisters


Das ist genau der Grund, warum ich glaub, dass die Leitung, wenn dann, eher außen sein sollte:
Der Wärmestrom nach außen ist viel größer als nach innen. Daher sollte hier weniger Überdeckung sein. (Es ist eh recht egal, da der Wärmestrom-bestimmende Faktor sowieso die Dämmung ist, und nicht der Beton (egal ob 0, 5 oder 15cm Beton - es fällt gar nicht ins Gewicht)).
Nach außen bei zB einem U-Wert von 0,15 W/m²K und einer Temp.diff. von zB 32° ergibt sich ein Wärmestrom von 4,8 W/m² - also an so kalten Tagen (sicher nicht der übliche Fall, aber auch kein Extremstfall) kommt man auf eine zu erbringende Heizleistung von <4kW für alle Außenwände+Boden+Dach.
Nach innen muss man die Fenster sowie Lüftungsverluste ausgleichen, ich hab dafür jetzt mal 1kW + 500W bestimmt. Die zu erbringende Heizleistung nach innen ist kleiner als nach außen und vor allem ist das Delta-T von Leitung zu Innenraum viel kleiner, der Wärmestrom nach innen ist also vergleichsweise egal. Solare Gewinne sind hier noch gar nicht berücksichtigt, die reduzieren die notwendige Heizleistung nach innen auch noch.
14.5.2019 17:49
Danke berhan für deine motivierenden Worte! :)


berhan schrieb: Brauchst nicht, in meinem Excel-Sheet wird die Lage des Rohrs berücksichtigt.

https://www.energiesparhaus.at/forum-fussbodenheizungsauslegung/53160_2#506706 ;

Auch die Entzugsleistung Richtung Umwelt bei unterschiedlichen VL-Temperaturen ist damit ersichtlich.


Ich hab mir dein Excel-Sheet ja nicht umsonst schon recht genau angeschaut, hab nur noch nicht mein Haus eingetragen ;)
14.5.2019 17:57


berhan schrieb: Ich komme bei mir auf 52 kWh/K aktivierte Fläche und einem Heizwärmebedarf von ca. 3 kW bei -14°. Bei 2 K Übertemperatur kommst du schon sehr lange über die Runden, vor allem in der Übergangszeit. Bei -14° wirst du eh nichts puffern können.

Die aktivierte Masse auch ohne aktivierte Wände ist sicher schon ausreichend um, wie du schreibst die Übergangszeit oder kurze extreme Ereignisse zu auszugleichen.

Ein wichtiger Punkt meiner Überlegungen ist schon auch das Feeling der Wärmestrahlung von rundherum, mehr Speichermasse ein willkommenes Extra.
14.5.2019 20:48
Obsd Strahlung spürst.... hmm ich muss sagen ich hab mit BkA und FBH extrem viel aktivierte Fläche und sehr niedrige VL Temperaturen den ersten Winter ghabt. Max so 28 grad. Wärmestrahlung bei der Wandheizung im Bad hätt ich aber nicht gspürt.. vl wärs ohne kälter aber bei so niedrige VL spürst das no net
14.5.2019 20:54
Ich wills auch nicht richtig spüren, vielleicht hab ich das falsch ausgedrückt - am besten wäre einfach nichts unangenehm kaltes fühlen - und das kommt bei "normalen" Wänden ja vor. Das Thermometer zeigt 21°C, aber irgendwie fühlt man sich kühl - und das hat man, wenn die Wände halt nur mit zB 16°C strahlen.

EFH: Beton-Außenwände mit Betonkernaktivierung
14.5.2019 20:56


uzi10 schrieb: Wärmestrahlung bei der Wandheizung im Bad hätt ich aber nicht gspürt.. vl wärs ohne kälter aber bei so niedrige VL spürst das no net

 Hast du zufällig mal in der Heizperiode die Oberflächentemperatur mit einem IR Thermometer gemessen?
14.5.2019 21:55
Ich habe dir jetzt mal einmal das Rohr bei 30 cm Betonwand mit 5 cm und 25 cm Abstand von Innen berechnet. Vorlauftemperatur 23°, Raumtemperatur 20°, Außentemperatur -14°, Druckverlust 7200 Pa, Verlegeabstand 33 cm, 20mm Rohr, 1 cm Putz und 25 cm XPS.

EFH: Beton-Außenwände mit Betonkernaktivierung

EFH: Beton-Außenwände mit Betonkernaktivierung
Die Heizleistung ist mit dem 5 cm Rohr natürlich höher. Als Wärmespeicher natürlich die Variante 25 cm. Die Oberflächentemperatur Innenwand wäre bei 5 cm 21,3° und bei 25 cm  21° (Oberflächentemperatur mit LowEx gerechnet).
14.5.2019 22:10
sehr schön. Dein Tool hat potential 

Aber 30cm Betonwand?   Bitte nicht übertreiben 
Ich glaub ~15cm sind für normale Anforderungen mehr als ausreichend... 
(meine Wände sind z.B. mit 14cm ausgeführt)
14.5.2019 22:19
Ich habe 30 cm 
14.5.2019 22:36
Hi,

leider wurde uns im Vorfeld die BKA ausgeredet... damals wusste ich noch viel zu wenig über derlei, sonst hätten wir sowas auch gebaut.


berhan schrieb: Ich habe 30 cm 


Andere nennen das dann "Bunker".


R_______ schrieb: der Wärmestrom nach innen ist also vergleichsweise egal.

 
Das ist ja gerade das Tolle an einer Heizung, die alle Außenflächen des Raums umfasst. Wenn die Fenster und Türen nicht wären, müsste man nach innen gar nicht heizen, denn bei konstanter Temperatur der Wände gibt es nach innen keinen Wärmeverlust. Irgendwann (ohne Benutzung) hat die Luft im Inneren exakt die gleiche Temperatur wie die Wände. Alle Heizleistung geht dann nur nach außen, wo die Dämmung dafür sorgt, dass es möglichst wenig ist.

Von daher müsste man nach innen nur die Wärmeverluste durch Fenster/Türen ansetzen, aber die werden vermutlich von den solaren Gewinnen zumindest teilweise kompensiert.

Im HTD hat jemand ein Reihenhaus auf Außenwandheizung umgebaut und das ganze mit Kühlhauspaneelen gedämmt - findet man, glaube ich, recht leicht.

Viele Grüße,

Jan
14.5.2019 22:54


berhan schrieb: Ich habe dir jetzt mal einmal das Rohr bei 30 cm Betonwand mit 5 cm und 25 cm Abstand von Innen berechnet. Vorlauftemperatur 23°, Raumtemperatur 20°, Außentemperatur -14°, Druckverlust 7200 Pa, Verlegeabstand 33 cm, 20mm Rohr, 1 cm Putz und 25 cm XPS.


 Danke! Ich bin mit meinen Rechnungen praktisch aufs gleiche Ergebnis gekommen.

Bezüglich Betondicke: 15-20cm sind wohl im realistischen Bereich!
Eine Wand gibt es bei mir (Norden, ganz ohne Fenster), da glaub ich macht es Sinn, die Dicke etwas größer zu wählen (Mehrkosten sind wirklich gering dafür), hier wäre die Wasserinstallation und ein bisserl KWL. Ich könnte mir für die Wasserinstallation zB gut vorstellen die entsprechenden Bereiche mit 10-15cm breiten und 5cm tiefen XPS-Streifen in der Schalung frei zu halten. Die Leitungswege sind sowieso alle sehr kurz und an einem Ort.

Mich begeistert diese Möglichkeit der Außenflächen-Heizung auch wirklich, Jan. Ich hoffe wir schaffen es auch, das ganze so umzusetzen. Das Haus mit dem Umbau auf Außenwandheizung such ich gleich.. :)

Was haltet ihr wie eingangs geschrieben davon, Schüttung und Estrich im Bodenaufbau weg zu lassen und nur Beton mit BKA + Belag als Fußboden zu verwenden? Oder würdet ihr da auf Nummer Sicher gehn bzw. den Komfort der Leitungsverlegung in der Schüttung bevorzugen?

Danke für die vielen Posts,
beste Grüße,
Reinhard
14.5.2019 23:26
Auch dazu, leider im nachhinein, ist mir was eingefallen. Dämmung natürlich unter der Bodenplatte und Splitschüttung z.B. https://baumit.at/files/at/pdf_files/pdbl_gebundenebesch_ttung.pdf
Wärmeleitzahl λn : ca. 1,4 W/mK

Damit hätte ich mir die FBH erspart.
 
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