Planungsgrundlagen für thermisch aktivierte Bauteile (Massivabsorber)
Die Informationen auf dieser Seite sind in weiten Teilen der ÖBV Richtlinie "Erdwärmenutzung mit Massivabsorbern" entnommen. [siehe Literaturliste: 13]
Massivabsorber sind erdberührte Bauteile, die durch den Einbau von Zirkulationsleitungen thermisch aktiviert werden. Bei der Anwendung von Massivabsorbern zum Energieaustausch mit dem Untergrund bestimmt insbesondere die Fundierungsart des Bauwerks den Massivabsorbertyp.
- Energiepfähle
- Energiebodenplatte
- Energieschlitzwand
Bei einer Tieffundierung eines Gebäudes mit z.B. Pfählen oder Schlitzwänden können Energiepfähle oder Energieschlitzwände hergestellt werden, wohingegen bei einer Flachfundierung des Gebäudes eine Energiebodenplatte ausgeführt werden kann. Dies trifft auf Hochbauten und auch auf Tunnelbauten, die in offener Bauweise errichtet werden, zu. Für in geschlossener Bauweise errichtete Tunnel oder maschinell aufgefahrene Tunnelbauwerke wurden Sonderlösungen entwickelt. Die Bauwerksgeometrie bzw. die aus statischen Gesichtspunkten vorhandene Anordnung der Fundierungselemente bestimmt die Lage und Tiefe der Massivabsorberelemente. Der wesentliche Grundsatz der Massivabsorbertechnologie ist, dass statisch ohnehin erforderliche Elemente im Sinne von Synergieeffekten auch als Absorberelemente herangezogen werden. Bei der Auswahl von Fundierungselementen, die als Massivabsorber dienen sollen, ist u.a. zu beachten, dass thermische Kurzschlüsse zwischen den einzelnen Massivabsorbern und auch zwischen den Massivabsorbern und dem Bauwerksinneren möglichst gering gehalten werden.
Wesentlich für die Entscheidung über den Einsatz von Massivabsorbern ist einerseits das Nutzerprofil und andererseits die Grundwasserverhältnisse. Sind die Energiepfähle oder die Energieschlitzwand in Kontakt mit fließendem Grundwasser, wirkt sich das zwar positiv auf die Wärmeentzugsleistung aus, soll der Massivabsorber aber als saisonaler Wärme/Kältespeicher betrieben werden, wirkt sich eine Grundwasserströmung wiederum negativ auf das Speicherverhalten aus. Bei Energiebodenplatten ist auch die thermische Anbindung an den Untergrund zu beachten.
Energiepfahl
Beim Energiepfahl handelt es sich um einen statisch bzw. konstruktiv erforderlichen Betonpfahl mit integrierten Absorbern zum Wärmeaustausch mit dem Untergrund. Folgende Anwendungen werden unterschieden:
- Bohrpfähle aus Ortbeton;
- Fertigrammpfähle aus Beton;
- Mikropfähle (z.B. GEWI-Pfahl, MESI-Pfahl, Duktilpfahl).
Bei Bohrpfählen aus Ortbeton werden die Absorber zunächst auf der Innenseite des Bewehrungskorbes ca. alle 2 m befestigt. Dies kann am Lagerplatz auf der Baustelle oder auch im Bewehrungswerk erfolgen. Anschließend wird der Bewehrungskorb mit den daran befestigten Absorbern ins Bohrloch versetzt und der Pfahl betoniert. Bei Fertigrammpfählen mit vollem Betonquerschnitt werden die Absorber bereits werkseitig in den Pfahl integriert. Auf der Baustelle werden dann die vorgefertigten Pfähle in den Boden gerammt. Vorteilhaft ist, dass die Absorber bereits im Werk montiert werden (höhere Genauigkeit, geringere Beschädigungsgefahr, keine Witterungseinflüsse, hohe Produktqualität etc.); nachteilig ist die fixe Pfahllänge, da bei einer erforderlichen Kürzung des Pfahles (aufgrund der Untergrundverhältnisse) die Absorber freigeschrämt werden müssen und dadurch eine hohe Beschädigungsgefahr für die Absorberleitungen besteht.
Energiebodenplatte
Bei der Errichtung einer Energiebodenplatte können die Absorberleitungen – analog zum Bohrpfahl aus Ortbeton – an der Bewehrung der Bodenplatte befestigt und anschließend einbetoniert werden. Aufgrund der Beschädigungsgefahr der Absorber beim Einbau der Bewehrungseisen ist aber bereits die Verlegung der Absorber innerhalb der Sauberkeitsschicht zu empfehlen.
Die Verlegung der Absorber innerhalb der Sauberkeitsschicht hat den Vorteil, dass diese Arbeiten getrennt von den Bewehrungsarbeiten für die Bodenplatte durchgeführt werden können. Je nach Bodenverhältnissen wird eine ca. 5 cm starke Sauberkeitsschicht auf die fertige Aushubsohle aufgebracht, worauf die Absorber mittels Befestigungshilfen (z.B. Bewehrungsmatten, Systemschienen o.ä.) unverrückbar befestigt werden. Anschließend werden die fertig verlegten Absorber wiederum je nach statischen Erfordernissen mittels einer ca. 5-10 cm starken Betonschicht vor den weiteren Arbeiten geschützt.
Energieschlitzwand
Bei der Herstellung einer Energieschlitzwand werden die Absorber am Bewehrungskorb eines Schlitzwandelementes befestigt. Herstellung und Einbau erfolgen analog zu den Bohrpfählen aus Ortbeton.