Heizen und Kühlen im gedruckten Gebäude

Das erste 3D-gedruckte Wohnhaus

Das erste mit Beton gedruckte Wohngebäude wurde im nordrhein-westfälischen Beckum errichtet. Noch ist der 3D-Druck eine neue Technologie, die eine große Aufmerksamkeit erhält. Doch nicht nur das neue Druckverfahren, das deutlich Zeit einspart, ist von großem Interesse. Das Gebäude mit seinen 160 m2 Wohnfläche zeichnet sich auch durch sein Flächenheiz- und -kühlsystem aus.

Gedruckt wurde das Gebäude von der Peri GmbH. Zum Einsatz kam ein Portaldrucker: Bei diesem bewegt sich der Druckkopf über drei Achsen auf einem fest installierten Metallrahmen. Für 1 m2 Wand benötigte der Drucker rund 5 min. Die Konstruktion des Hauses besteht aus dreischaligen Wänden, die mit Isoliermasse verfüllt wurden. Während des Druckvorganges berücksichtigte der Drucker bereits die später zu verlegenden Leitungen und Anschlüsse. Durch die präzise Platzierung des Druckmörtels kann die Materialmenge für die Wände im Vergleich zu anderen massiven Wandkonstruktionen um bis zu 50 % reduziert werden. Zudem eröffnet diese Technologie eine größere Freiheit bei der Gebäudegestaltung.


Rohrregister in Fertigteildecken

Die Decke des Hauses wurde aus Betonfertigteilelementen hergestellt und bei der B. Lütkenhaus GmbH in Dülmen produziert. Diese ist Teil der Syspro-Gruppe Betonbauteile e.V., ein Zusammenschluss von Unternehmen der Fertigteilindustrie zu einer Qualitätsgemeinschaft. Bei der im 3D-Haus verwendeten Syspro-Klimadecke handelt es sich um eine Betonfertigplatte mit statisch mitwirkender Ortbetonergänzung. Der Einbau des Flächenheiz- und Kühlsystems „aquatherm black system“ erfolgte oberflächennah zwischen den Gitterträgern unmittelbar auf der unteren Bewehrungslage der Elementdecken – mit dem Ergebnis, dass die Heiz-/Kühlregister nach dem Betonieren der Elementdecken vor Baustellenbeschädigungen geschützt sind. Die aus Polypropylen gefertigten Register erwärmen die Decke mit Oberflächentemperaturen von bis zu 26 °C.

Die Energie wird als Wärmestrahlung in den Raum abgegeben. Dort, wo die Wärmestrahlung auf Gegenstände trifft, werden diese erwärmt. Die gemessene Lufttemperatur kann bei dieser Art von Beheizung aufgrund der gleichmäßigen Wärmestrahlung der Raumumfassungsflächen ca. 3 K niedriger liegen als bei Konvektionsheizungen, mit einer damit entsprechend deutlichen Energieeinsparung.

Der Einbau in der Decke bietet auch für die passive Kühlung systemische Vorteile: So führen Klimadecken die Kühllast überwiegend mittels Strahlung aus dem Raum ab. Zuglufterscheinungen sind mit Ausnahme des teils hygienisch notwendigen Luftwechsels ausgeschlossen bzw. werden auf ein Mindestmaß reduziert.

Die Flächenheizung und -kühlung kam im Gebäude in Beckum in den Decken des EG und des 1. OG zum Einsatz. Die notwendigen beiden Verteiler wurden im Technikraum des EG außerhalb der Wand installiert.

Heizen und kühlen

Die im 3D-Haus eingesetzte Split-Luft-/Wasser-Wärmepumpe (COP bis zu 5,0 – nach EN 14511 bei A7/W35 °C) bietet mit ihren geringen Vorlauftemperaturen perfekte Voraussetzungen für das Heiz-/Kühlsystem.

Das „aquatherm black system“ wurde nach Kundenwunsch in Größen von 24 cm x 60 cm bis 48 cm x 500 cm produziert. Insgesamt kamen 97,4 m² Register zum Einsatz. Dies entspricht einer Belegung im Objekt von rund 60 %, die ausreichend ist, um das Gebäude effektiv zu beheizen und zu kühlen. Die Register wurden bereits werkseitig mit einem optischen Dichtheitskontrollsystem ausgestattet. So mussten sie bei der Firma Lütkenhaus nur noch in die zu gießenden Fertigteildecken eingelegt werden. Die Register wurden in den Filigrandecken so angeordnet, dass eine Bohrtiefe von rund 2,5 cm für spätere Installationen gewährleistet werden konnte. Die Fertigteildeckenelemente mussten auf der Baustelle nur noch miteinander verbunden werden. 

Die Verbindung der Regis-ter erfolgte durch die Heinrich Kriener GmbH & Co. KG aus Beckum. Geplant wurde das Gebäude von Mense-Korte ingenieure+architekten aus Beckum, Bauherr ist die Hous3Druck UG. Der Bau wurde im Rahmen des Förderprogrammes „Innovatives Bauen“ vom Land Nordrhein-Westfalen mit 200.000 € gefördert.

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