Projekt 29406/01

Entwicklung eines kapillarrohrbasierten Massivabsorbers für Beton-Fertiggaragen – 1. Phase

Projektträger

DAHMIT Garagen- und Fertigbau GmbH
Am Grünberg 1
92318 Neumarkt
Telefon: 08724 / 88-150

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Im Rahmen des Gesamtprojekts soll eine hocheffiziente Massivabsorbertechnologie zur Nutzung in Wärmepumpensystemen entwickelt und demonstriert werden, die in dünnwandigen Fertiggaragen aus Beton realisiert werden kann. Sie wirken als Wärmetauscher zur Umgebungsenergie und zugleich als Tag/Nacht Wärmespeicher (Doppelnutzen). Kapillarrohrmatten aus Kunststoff sind wesentlich billiger und von der Wärmeübertragung aus dem Betonvolumen besser geeignet als bisherige teuer montierte Rohrleitungen. Defizite in der Beständigkeit gegen Temperaturwechsel und gegen Medien im Herstellungsprozess (Frostschutz, Betonzusätze ...) sowie in der Robustheit zu der rauen Behandlung auf Baustellen hemmen den breiten Einsatz. Durch einen geeigneten Kunststoff für die Kapillarrohrmatten sollen diese Probleme wesentlich entspannt werden (TU Berlin). Außerdem sind die Durchmesser der Sammelrohrleitungen noch zu groß und Abstandshalter sowie Deckleisten an den Abstandshaltern, die die Kapillarrohrmatte möglichst plan ausbilden, sind ungeeignet für Anwendungen in Wänden von Betonfertiggaragen. Diese müssen als Massenprodukt in Betonwandstärken von 6cm – 12cm herstellbar (BeKa) und als Massivabsorber für Wärmepumpen funktional integrierbar sein (Dahmit). Durch optimierte Materialauswahl und Gestaltung der Betriebsweise soll die vermehrte Bildung von Grünalgen weitgehend unterdrückt werden. Das System soll auch zur Kühlung verwendbar sein, was insbesondere für Passivhäuser im Sommer und für Häuser in heißen Gegenden interessant ist. Durch Kombination mit einem Wärmespeicher im Boden der Garage hat man weitere Freiheitsgrade in der Speicherung von Tageswärme für die kältere Nacht und für das gezielte Aufheizen der Wände zur Entfernung von Feuchtigkeit.

In der 1. Phase wurden im Rahmen von Voruntersuchungen, begleitet durch eine Literaturrecherche, zunächst die naheliegenden Lösungsansätze getestet und die entscheidenden Problemfelder untersucht: Grünalgenbildung und systemische Bewertung nach technischen und wirtschaftlichen Gesichtpunkten



Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden1. Arbeitspaket: Patent- und Technologierecherche (Dahmit, Beka, PTK)
Theoretische Bewertungen von Lösungsoptionen (Bauphysik)
Theoretische Vorbewertung von Alternativen (HRI)
2. Arbeitspaket: Voruntersuchungen, Tests (Alle Partner)
3. Arbeitspaket: Pflichtenheft Stop-or-Go (Alle Partner)



Ergebnisse und Diskussion

Aus den Voruntersuchungen der DAHMIT Garagen- und Fertigbau GmbH resultierte, dass Fertiggaragen aus Beton vor dem Hintergrund einer kapillarrohrbasierten Massivabsorbertechnologie entwickelt werden können.
Auch die Voruntersuchungen der BeKa Heiz- und Kühlmatten GmbH waren positiv. In Bezug auf die Anschlusstechnik müssten in der folgenden Phase des vorliegenden Projekts additive Untersuchungen durchgeführt werden.
Nach Voruntersuchungen des Instituts für Werkstoffwissenschaften und –technologien, Polymertechnik (PTK) der TU Berlin kann festgestellt werden, dass unter den Versuchsbedingungen der Kapillarenwerkstoff und auch die Kapillaren selber keinen Schaden genommen haben. Für die weiteren Arbeiten sind aber die mechanischen Beanspruchungen durch den fließenden Beton näher zu untersuchen. Die Anordnung der Kapillarmatten in einer Betonkonstruktion ist ebenfalls zu überlegen. Nach diesen Ergebnissen wäre der Einsatz von PP-R im Massivabsorber möglich, auf die Lage der Matten im Bauteil und den Abstand zwischen den Kapillaren muss aber noch näher eingegangen werden.
Aus den Voruntersuchungen des Instituts f. Bauingenieurwesen (Bauphysik) der TU Berlin resultierte, dass geeignete Varianten existieren (Anwendung von Dickputz, Anwendung von IR- Anstrich, Anwendung von PCM-Putz, Anwendung von Konservierungsstoffhaltige als Beschichtung der Außenwandoberfläche), die in der folgenden Phase des vorliegenden Projekts additiv untersucht werden müssten.
Die Voruntersuchungen des Hermann-Rietschel-Instituts (HRI) der TU Berlin zeigen, dass der Massivabsorber eine etwas geringere Jahresarbeitszahl im Vergleich zur Erdwärmepumpe und zur Luftwärmepumpe hat. Die Energiegarage hat Vorteile durch den Doppelnutzen, durch die Integration in die Garage und durch vermiedene Nachteile großer Erdabsorberflächen (eingeschränkte Bodennutzung, verzögerte Vegetation) bzw. gegenüber Nachteilen von Luftwärmepumpen (Lärm, Eisbildung, Platzbedarf). In Bezug auf die primärenergetische Betrachtung fallen alle betrachteten Systeme geringer aus als die Betrachtung mit Gas als Primärenergiequelle. Mit weiterer Senkung des Primärenergiefaktors durch vermehrten Einsatz von erneuerbarer Energie wird der Vorteil gegenüber konventionellen Heizsystemen noch deutlicher ausfallen. Das bedeutet, dass auch in fortführenden Simulationen unter Einbeziehung der Hilfsenergie mit besseren Primärenergiewerten des Massivabsorbersystems in Vergleich zur Primärenergie des Gassystems zu rechnen ist. Wird die Betrachtung auf eine Verflüssigungstemperatur von 40°C projiziert, dann fallen die Wärmepumpensysteme bei einem Primärenergiefaktor von 2,8 noch deutlicher unter die Primärenergie bei Anwendung von Gas als Primärenergiequelle, was nicht anders zu erwarten war.
Wirtschaftlich ergeben sich bereits heute nach Abschätzungen der Fa. Waterkotte potenzielle Vorteile.



Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Bisher wurden keine Rechercheergebnisse oder Forschungsergebnisse veröffentlicht. Wir gehen davon aus, das noch weitere Arbeiten und Innovationen notwendig sind, um das Projekt in ein bis zwei Jahren marktgerecht vorstellen zu können. Im ersten Step der Öffentlichkeitsarbeit würden wir gerne in Fachzeitschriften für Bauwesen und Gebäudeausrüstung über unsere Ergebnisse berichten. Im zweiten Step würden wir das Produkt den Betonanwendern vorstellen. Es könnten Messen und Ausstellungen, die mit dem Thema regenerative Energien, Umweltenergie zu tun haben, besucht werden. Auch könnte im Musterhauspark für Fertigbau in Poing bei München eine Musteranlage aufgestellt werden. Dies könnte dann in anderen großen Städten fortgesetzt werden.


Fazit

Auch wenn in einer folgenden Phase des vorliegenden Projekts additive Untersuchungen notwendig wären, resultiert, vor dem Hintergrund dieser positiven technologischen Ergebnisse, aber auch der positiven Ergebnisse der in dem vorliegenden Abschlussbericht dargestellten ökonomischen und ökologischen Bewertung, ein positives Gesamtergebnis, so dass eine Chance, im Rahmen einer folgenden Phase, eine Fertiggarage aus Beton vor dem Hintergrund einer kapillarrohrbasierten Massivabsorbertechnologie zu entwickeln existiert. Dies führte zu einer „Go“-Entscheidung.

Übersicht

Fördersumme

87.774,00 €

Förderzeitraum

16.04.2012 - 31.10.2012

Bundesland

Bayern

Schlagwörter

Klimaschutz
Ressourcenschonung
Umweltforschung
Umwelttechnik