FEinE RöhRchEn hElFEn SpaREn

Technik Energieeffizient dank Kapillarrohrmatten
Feine Röhrchen
helfen Sparen
Kapillarrohrmatten kennt man als ­System für Fussbodenhei-
terverteilen. Das soll nun ein Pilotprojekt im deutschen Ros-
zungen, wo sie helfen, die Wärme unsichtbar, aber doch effizient
tock unter Beweis stellen, bei dem verschiedene Systeme mit
den Matten nach dem Vorbild der Natur zum Einsatz kommen.
mehr — zum Beispiel Umweltenergie aufnehmen und wei-
Text und Bilder Dietrich Anders REDAKTION Barbara Hallmann
Foto: Wikipedia/ thinkstock
im ganzen Raum zu verteilen. Doch die Matten können noch viel
Teil des menschlichen Blutkreislaufes (links) und Clina-Kunststoff-Kapillarrohrmatte (rechts) mit Kapillarrohren,
Durchmesser 3,4/4,3 mm, Wandstärke 0,55/0,8 mm, und Rohrabständen zwischen 10 und 30 mm.
Kapillarrohrtechnik ist seit etwa 15 Jahren für
trie heute verstärkt unter dem Begriff Bio-
Antriebstemperatur von Wärmepumpen,
effiziente Fussbodenheizungen und auch für
nik zunutze. Zahlreiche Produkte unseres
als Erdspeicher und Versorgungselement
Heiz- und Kühldecken in der Gebäudetech-
täglichen Lebens zeugen davon — die wohl
nik im Einsatz. Während der vergangenen
bekannteste Anwendung aus dieser Kate-
fünf Jahre wurden unzählige Forschungs-
gorie ist der Lotuseffekt.
für die Kühlung von Gebäuden
ƚƚ hoch effiziente und hygienische Klimaschränke für Wohnräume als Ersatz
für traditionelle Aircondition-Anlagen
vorhaben durchgeführt, die die Anwendung
ƚƚ Heiz- und Kühldecken neuester
dieser Technik auf sehr vielen Gebieten zum
Bei Wärmetauschersystemen auf Basis der
Inhalt hatten.
Kapillarrohrtechnik entstand eine grosse
Die Urentwicklung der Kapillarrohrmatte
Anzahl von neuen Produkten. Nachfolgend
beruht auf dem Prinzip unseres menschli-
einige Beispiele:
chen Blutkreislaufsystems, das in seiner Wir-
ƚƚ hoch effiziente «Phase Change Material
Der hohe Wirkungsgrad der Kapillarrohr­
kungsweise analog aufgebaut ist. In beiden
(PCM)»-Wärmespeicher als Baukasten-
systeme ist durch die kleinen Dimensionen
Fällen erfolgt eine Aufteilung des Gesamt-
system
­Generation
ƚƚ Serverkühlsysteme
der Kapillarröhrchen begründet, die zwi-
massenstromes in parallel durchströmte Flu-
ƚƚ gekühlte Fotovoltaik-Panels zur signi­
idkanäle. Die Strömungs­geschwindigkeiten
fikanten Wirkungsgradsteigerung und
dratmeter beinhalten. Diese geringen Flüs-
in den Venen und Arterien wie in den Kapil-
höchstem Wärmeenergieertrag
sigkeitsmengen reagieren in kürzester Zeit
larrohren liegen in der gleichen Grössenordnung von 0,05 bis 0,2 Meter/Sekunde.
In Labortests mit Kapillarrohrmatten wurde
nachgewiesen, dass die Natur in Bezug auf
ƚƚ Fassadenelemente zur Wärme- und
schen 0,3 und 0,5 Liter Flüssigkeit pro Qua-
auf Temperaturänderungen und passen sich
Kühlenergiegewinnung mit integrierten
damit an die thermischen Umgebungsein-
temporären Speichersystemen
flüsse optimal an. Deutlich wird dies durch die
ƚƚ Niedertemperaturabsorber mit Bau­
Gegenüberstellung von verschiedenen Fuss-
Wärmetauschersysteme unser bester Lehr-
höhen von maximal 25 mm zur flächigen
bodenheizungssystemen und Kapillarrohr-
meister und in ihrer Effizienz nicht zu über-
Integration in Dächer oder Fassaden
systemen (Grafik rechts). Aufgrund der gros-
bieten ist. Diese Erkenntnisgewinne aus den
ƚƚ neue Wärmetauscher- bzw. Energie-
sen Oberfläche und dem minimalen Abstand
Naturwissenschaften macht sich die Indus-
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pfähle zur punktuellen Nutzung für die
der Kapillarröhrchen zueinander entsteht
eine sehr grosse Austauschoberfläche. Folglich kann mit niedrigen Vorlauftemperaturen
gearbeitet werden. Die Vorlauftemperaturen bei einer nahe der Oberfläche liegenden Kapillarrohrfussbodenheizung liegen
zwischen 26 °C und 29 °C. Für ein Deckenheizsystem mit analoger technischer Ausführung liegt die Vorlauftemperatur bei
circa 35 °C. Dieses Temperaturniveau kann
in weiten Phasen des Jahresverlaufes direkt
über die Umweltenergie erzeugt werden.
Beim Einsatz einer Wärmepumpe können
diese Vorlauftemperaturen mit kleinstem
Eigenenergie­aufwand ganzjährig und stabil gewähr­leistet werden.
Versuch am Objekt
Um diese Erkenntnisse in der Realität umzusetzen und ihre Wirkung zu überprüfen, fand
sich eine Interessensgruppe von Unterneh-
Das gesamte Energieversorgungssystem ist modular aufgebaut, die Komponenten können auch
men zusammen, um ab März 2013 ein Einfa-
einzeln betrieben werden, mit dem Ziel des kleinstmöglichen Energieaufwandes.
milienhaus im norddeutschen Rostock mit
Energiegewinnungs- und Verarbeitungssys-
ponenten könnten auch einzeln betrieben
ƚƚ Antriebstemperatur für Wärmepumpe
temen nach dem derzeitigen Stand der Tech-
werden, immer mit dem Ziel des kleinstmög­
(Sole/Wasser) über Wärmetauscher-
nik und innovativen Neuentwicklungen zu
lichen Energieaufwandes.
pfähle und Kühlung der Decken
ƚƚ Regenwassernutzung für Wasch­
bauen und auszustatten. Bei jedem der angewandten Produkte spielt die Kapillarrohr-
Diese Umweltenergien werden genutzt :
technik eine zentrale Rolle. Das Objekt dient
ƚƚ Elektro- und Wärmeenergie über dach­
als Versuchsträger, um mittelfristig die hohe
integrierte, gekühlte PV-Systeme
Effizienz der Systeme nachweisen zu kön-
ƚƚ Wärmeenergie über dachintegrierte
nen. Das gesamte Energieversorgungssys-
Niedertemperaturabsorber mit hydrau­
tem ist modular aufgebaut und seine Kom-
lischer Puls- und Kaskaden­verschaltung
maschine und Toilettenspülung,
alternative Versorgung der Kühldecke
ƚƚ Wärmespeicherung in einem Latent­
wärmespeicher neuester Generation
ƚƚ Wärmepufferung in Schichtspeicher
direkt über PV und Niedertemperatur­
absorber
Die Effizienz des gesamten Systems liegt in
der Steuerung und damit in einem intelligenten Energiemanagement, das auf die Bedürfnisse der Bewohner, Umweltressourcen und
vorausschauende Wetterprognosen abgestimmt wird. Im Rahmen dieser Entwicklung
soll eine Steuerung für das gesamte System
entstehen, die alle Anforderungen erfüllt.
Das Gebäude befindet sich nahe des Flusses
Warnow in einem Bereich mit sehr hohem
Grundwasserspiegel. Folglich müssen die
Wärmetauscherpfähle bis zu sieben Meter
tief in das Erdreich eingelassen werden. Das
Grundwasser ist fliessend, was einen optimalen und stabilen Wärmeaustausch gewährleistet. Die Wärmepumpe wird mit einem
Der niedrige Fussbodenaufbau mit Kapillarrohrmatten ermöglicht eine Reaktionsschnelligkeit,
Temperaturniveau ganzjährig zwischen 8 °C
die herkömmliche, träge Fussbodenheizsysteme nicht bieten können.
und 12 °C versorgt.
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Technik Energieeffizient dank Kapillarrohrmatten
Bei der Berechnung der PV- Anlage wird von
einer Globalstrahlung von 850 W/m² ausgegangen. Da die PV-Anlage auch als Absorber genutzt werden soll, werden die Ost-,
Süd- und Westseite mit PV-Modulen ausgestattet. Die Elektroenergie wird hauptsächlich für den Eigenbedarf genutzt und Überschüsse werden ins Netz eingespeist. Zum
Eigenbedarf zählt das Aufladen von E-Fahrzeugen, eine Ladesteckdose ist Bestandteil. Die Niedertemperaturabsorber werden
ebenfalls auf den genannten Dachflächen, in
Harmonie mit der Architektur und zusammen
mit der PV-Anlage, angeordnet. Sämtliche
Innenräume erhalten Heiz- und Kühldecken
neuester Generation. Ausnahmen sind Bad
und Gästebad, aus Wohlfühlgründen wird
in diesen Räumen eine Fussbodenheizung
installiert. Das Brauchwasser für Waschmaschine und Toilettenspülung kommt aus
dem Regenwasserreservoir. In den Wassertank werden zusätzlich Wärmetauscherrollen
integriert, die alternativ – nur über Pumpen –
die Versorgung der Kühldecken mit Kühlenergie gewährleisten. Die Kühlung der PV erfolgt
über die Kühlenergie des Wassertanks. Vor-
Lageplan des Einfamilienhausprojektes mit Pilotcharakter in Rostock. Es kommen Technologien
rangig wird die gewonnene Wärmeenergie
zum Einsatz, die die Bewohner unabhängig von externer Energieversorgung machen sollen.
über die Absorber­flächen (auch Dachzie-
Auf eine Wärmedämmverbundfassade wird dabei konsequent verzichtet.
gel) in den Latentspeicher oder bei der Pulsoder Kaskadenschaltung in den Schichtspei-
der Nähe zum Wasser und der Grundwasser-
cher eingelagert.
verhältnisse nicht unterkellert. Sämtliche
Bei dem Gebäude handelt es sich um eine
Technik wird im Hauswirtschaftsraum instal-
zweigeschossige Stadtvilla in Massivbau-
liert; von dort werden die Anlagen/Verbrau-
weise. Auf ein Wärmedämmverbund­system
cher über Kanäle hydraulisch und elektrisch
wird konsequent verzichtet. ­Sämtliche Innen-
versorgt. Jeder Raum verfügt über eine Ein-
wände werden in Kalksandstein gemauert.
zelsteuerung für die Heizung und Kühlung.
Der Dachraum ist ein Kaltraum und wird nur
In der Folge sollen parallel zum Baufort-
als Lagerfläche genutzt. Als Dachhaut kommt
schritt die einzelnen Komponenten technisch
ein Flachziegel aus der Serie «Eternit Kap-
beschrieben und anhand von Fotos gezeigt
stadt» zum Einsatz. Auf eine Zwangsbelüf-
werden. Die gesamte Anlage wird durch ein
tung des Gebäudes wurde aus energetischen
umfangreiches Mess-Arsenal überwacht, um
und hygienischen Gründen verzichtet. Die
sämtliche hydraulischen und thermischen
Lüftung erfolgt auf natür­liche Weise über
Daten aufzunehmen und für die Feinjus-
das gezielte und bedarfsgerechte Öffnen
tierung der Anlage auszuwerten. Der Fokus
der Fenster. An der Südseite verhindern im
bei diesem Gebäude liegt auf der Energie-
Der Autor
Sommer Dachüberstände von 1,20 Meter
effizienz und dem optimalen Zusammen-
Dietrich Anders ist Geschäftsführender
und eine Balkonplatte von 1,50 Meter Aus-
spiel der einzelnen Komponenten. Im Ergeb-
Gesellschafter, Gründer und Mitinhaber der
ladung das Aufheizen der Aussenwände und
nis des Projektes sollen neue Produkte und
Clina Bionic Systems GmbH (www.clina.de),
der Fensterflächen im EG/OG. Anstriche und
Bausteine entstehen, die für verschiedene
Materialien wurden konsequent auf Schad-
Ansprüche und mit einem rentablen Preis-
stoffe untersucht. Das Gebäude ist aufgrund
Leistungs-Verhältnis anwendbar sind. n
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die diverse Anwendungsmöglichkeiten für
Kapillarrohrmatten erprobt und umsetzt. Das
Unternehmen hat seinen Sitz in Berlin.