Adieu, abgehängte Decke! - Ceiltec Deckensystem zum Heizen und

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Adieu, abgehängte Decke!
technologie
Innovatives multifunktionales Beton-Deckensystem für Firmengebäude in Sulzach
Die Firma Hydac Filtertechnik GmbH mit mehreren
Standorten in Deutschland und International baut ständig
aus und errichtet sowohl Produktionsstätten als auch
Bürogebäude. Am Standort Sulzbach wurde im Jahre
2013 ein Neubau für eine Produktionshalle in Verbindung mit einem zugehörigen Büro- und Verwaltungsgebäude geplant. Durch einen eingeschossigen Zwischenbau werden beide Gebäude miteinander verbunden. Die Abmessungen des Bürogebäudes in der Länge sind durch die Breite der Produktionshalle mit
60.0 m vorgegeben. Die Breite des Gebäudes mit
12.50 m orientiert sich an dem üblichen Büroquerschnitt, welcher durch eine mittlere Erschließungszone
und beidseits angeordneten Büros bestimmt wird.
Allerdings sollte nicht die klassische Anordnung mit
zum Flur hin abgetrennten Büroräumen entstehen,
sondern die Flächen von Fassade zu Fassade werden
als Großraumbüro genutzt. So ließ sich auch die Mittelstützenreihe symmetrisch anordnen. Eine schlichte
Konstruktion in Stahlbetonskelettbauweise ermöglicht
großzügige Räume. Die tragende Lochfassade besteht
aus der regelmäßigen Anordnung von kurzen Stahlbetonwandscheiben, die sich mit bodentiefen Fenstern
abwechseln. Die Deckenkonstruktion mit glatter Deckenuntersicht ruht auf den Fassaden und einer mittleren Stützenreihe. Die gesamte Gebäudelänge von
60.0 m wird durch zwei Erschließungskerne in drei
Abschnitte unterteilt. Im mittleren Abschnitt grenzen
je zwei Sanitärbereiche und die Schächte direkt an die
Erschließungskerne. Alle in der Decke angeordneten
Leitungen der Haustechnik laufen auf diese beiden
Zonen zu. Die Betondecken erhalten keinen weiteren
Aufbau. Der Belag in Form von Parkett wird direkt
auf den Rohboden verlegt. Zur Schallentkopplung
wird eine Trittschallmatte unter den Belag eingebaut,
womit die Anforderungen an den Luft- und Trittschall
erfüllt werden. Einzig die Versorgung der Arbeitsplätze mit Strom erfolgt mit unter der Decke angeordneten
Kabelrinnen. Dieses System erlaubt, vertikale Pfosten
im Bereich der Arbeitsplätze anzuordnen. Diese Pfosten
führen Strom- und Steuerkabel und ermöglichen, die
Großzügiger Innenraum mit der Blick auf die Betondecke
mit diversen Einbauten
individuellen Leuchten für den Arbeitsplatz zu befestigen. Im Konzept und in der Ausstattung minimalistisch, erlaubt die innovative Decke Ceiltec ein Höchstmaß an Komfort und Behaglichkeit, um dem Nutzer
ein Wohlfühlklima zu bieten.
Schnitt durch das Gebäude
Grundriss
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Fertig gestelltes Gebäude
Keine abgehängte Decke
aus hygienischen Gründen
Architekt und Bauherr waren sich bereits im Vorfeld
einig, ein Gebäude mit hohen Anforderungen an das
Wohlfühlklima zu errichten. Eine wichtige Voraussetzung wurde mit dem Verzicht auf abgehängte Decken
in den Büroräumen getroffen. Nach Meinung von Bauherr und Architekt bietet der Hohlraum in den abgehängten Decken ideale Voraussetzungen für die Ablagerung von Schmutz und Staub und stellt damit aus
hygienischer Sicht ein Problem dar. Der Verzicht auf
abgehängte Decke deckt sich idealerweise mit der Anforderung, ein energetisch wirksames Gebäude zu er-
richten. Denn nur mit der flächigen Verteilung der
thermischen Energie über die dann frei zugängliche
Betondecke lassen sich effiziente Systeme für die
Energieerzeugung umsetzen. Die Entscheidung für die
Energieübertragung über die Decke anstelle des Fußbodens bietet den großen Vorteil wirtschaftlich und
hoch effizient die Kühlung und Heizung der Räume
nur mit einem einzigen System zu ermöglichen. Die in
der Decke angeordneten Rohrregister werden je nach
Anforderung an die Klimatisierung mit kaltem (circa
18°C) oder mit warmen (circa 32 °C) Wasser gefüllt.
Deckenseitiger Anschluss aller Heizregister
Installierter Verteiler zur Steuerung jedes einzelnen
Rohrkreislaufs
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technologie
Ceiltec Deckenelemente: Tragkonstruktion
und Trockenbau als Einheit
In diesem Zusammenhang ist der Architekt auf das
System Ceiltec von Innogration aufmerksam geworden.
Ceiltec Decken sind tragende Elemente, die zugleich
auch die Anforderungen der Energieübertragung über
die freie Deckenfläche erfüllen. Die Besonderheit der
Ceiltec Deckenelemente besteht in der Verwendung eines
Sandwichquerschnitts. Zwei getrennte dünne Schalen
werden über einzelne Rippen schub- und druckfest
miteinander verbunden. Die zwischen den beiden
Schalen liegende Schicht ist entweder mit einem leichten Verdrängungskörper ausgefüllt oder bildet einen
Hohlraum. Dieser Sandwichquerschnitt zeichnet sich
durch eine deutlich geringere Masse aus. Die Anordnung der Rohrregister in der unteren Schale führt
zwangläufig zu oberflächennahen Rohrleitungen, die
mit temperiertem Wasser durchströmt werden. Beide
Aspekte, die oberflächennahe Lage und die geringe
Betonmasse, die zudem rückseitig gedämmt ist, führen
zu den hohen Leistungswerten beim Kühlen und beim
Heizen. Damit unterschieden sich die Ceiltec Deckenelemente mit ihren thermoaktiven Eigenschaften deutlich von der klassischen Bauteilaktivierung. Nicht nur
die höheren Leistungen, sondern auch die rasche Reaktionsfähigkeit ermöglichen eine sanfte Klimatisierung der Räume ohne weitere Maßnahmen. Weder
Heizkörper noch Deckensegel sind dann erforderlich.
Montage der vorgefertigten Deckenplatten
mit multifunktionalen Eigenschaften
Kühlen und Heizen mit Einzelraumsteuerung
Die vorgefertigten Deckenelemente orientieren sich in
den Abmessungen am Ausbauraster von 1,50 m. Pro
Achsraster wurde ein Rohrregister angeordnet, um die
jeweiligen Räume auch einzeln in der Energieabgabe
zu steuern. Bei der vorgenannten Energieleistung und
der schnellen Reaktionszeit des Deckensystems müssen die Räume einzeln geregelt werden, insbesondere
da auf andere Gerätschaften verzichtet wird. Jedes Register beziehungsweise auch Gruppen von mehreren
Registern muss deshalb an einen regelbaren Verteiler
angeschlossen werden. Um auch konsequent aus den
oben genannten hygienischen Bedenken auf jegliche
abgehängte Decke zu verzichten, musste auch auf einen Flurkoffer verzichtet werden. Ein Flurkoffer dient
in der Regel dazu alle Leitungen für die verschiedenen
Medien aufzunehmen. Die Leitungen vom Schacht bis
zu jeweiligen Endpunkt werden üblicherweise in der
Flurzone unterhalb der Decke montiert, um von dort
innerhalb der Decke oder über die Flurtrennwand in
den Raum zu gelangen. Der fehlende Flurkoffer
zwingt nun die Zuleitungen zu den jeweiligen Registergruppen ebenfalls innerhalb der Decke anzuordnen.
Die Planung sieht entsprechende Gassen in dem Deckenhohlraum vor, in die nun die Zuleitungen nach der
Montage der Deckenplatten verlegt werden. Werden
Gruppen von einzelnen Registern gebildet, werden
diese vorgängig über die Plattengrenzen hinweg gekoppelt. Die Verlängerung der Leitungen führt zum
Technikraum. In der zugehörigen vorgefertigten Deckenplatte sind die einzelnen Auslasskrümmer bereits
werkseitig eingebaut. Nach dem Anschluss der Verlän-
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Gebündelte Leitungsführung im Deckenhohlraum
Sammlung aller Leitung und gezielte Führung
bis zum Schacht
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Verteilungsschema für alle Lüftungsleitungen
Die hohen Leistungen bei der Energieverteilung entsprachen den Vorstellungen des Architekten und haben
ihn in dem Entschluss bestärkt, ohne weitere Gerätschaften die vollständige Klimatisierung der Räume
vorzusehen. Damit war der Entscheid für die vorgefertigten Deckenelemente von Innogration gefallen. Allerdings sollten die hoch gesteckten Anforderungen an
die angestrebte Behaglichkeit der Räume und der voll-
ständige Verzicht auf eine abgehängte Decke zu weiteren Einbauten in dem Deckenhohlraum führen. Obwohl eine individuelle Lüftung über die Fenster vorgesehen war, sollte ergänzend eine mechanische Lüftung
installiert werden. Da die Klimatisierung über die thermisch aktivierten Betondecken erfolgt, konnte die
Leistung der Lüftung auf den minimal erforderlichen
Luftwechsel reduziert werden. Das bedeutete zwar
kleine Rohrquerschnitte für die Luftzufuhr, aber zugleich stellte sich die Frage nach der Lage der Rohre,
nachdem keine abgehängte Decke mehr vorgesehen
ist. Dank des Sandwichquerschnitts der vorgefertigten
Ceiltec Deckenelemente konnten alle Lüftungsleitungen analog den Zuleitung für die einzelnen Rohrregister in dem Deckenhohlraum angeordnet werden. Die
Planung berücksichtige einzelne, jedoch festgelegte
Gassen in dem Deckenhohlraum. Da der restliche Deckenhohlraum mit Verdrängungskörpern ausgelegt ist,
erfolgte eine enge Abstimmung zwischen deren Lage
und den Gassen für die Leitungen. Pro Deckenauslass
wurde eine Leitung angeordnet, die ebenfalls bis zum
Vorbereitete Krümmer für den Anschluss
der Lüftungsleitungen aus dem Deckenhohlraum
Schnittstelle für die Lüftungsleitunge
ab Unterkante Decke
gerungsleitungen an die Krümmer werden diese mit
Luft unter Druck gesetzt, um die Dichtigkeit zu überprüfen. Der Anschluss der Manometer erfolgt auf der
Deckenunterseite an dem jeweiligen Krümmer. So
kann auch die Dichtigkeit der Leitung während der
Betonnage dauernd überprüft werden. Nach Abschluss
der Rohbauarbeiten erfolgt der Anschluss jeder Leitung
von den Auslässen an der Decke zu den im Technikschacht angeordneten Verteilern.
Kein Flurkoffer: Wohin mit
den Lüftungsleitungen ?
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technologie
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Anschluss der Lüftungsleitung an den Auslasskasten
über dem Absorber
Anschluss der einzelnen Lüftungsleitungen unter
der Decke mit Schalldämpfer und Volumenstromregler
Technikschacht führte. Die Deckenunterseite neben
dem Schacht dient der Ausfädelung und der Bündelung der einzelnen Leitungen für den Anschluss an die
vertikale Leitung im Schacht. In der vorgefertigten
Decke dieser Zone wurden werkseitig 90°-Krümmer
in die untere Schale einbetoniert. Deren Auslass zeigt
in den Deckenhohlraum, so dass jede einzelne Lüftungsleitung nach dem Verlegen dort angeschlossen
wurde. Der Auslass der Krümmer kann im Grundriss
in jede Richtung gedreht werden, was den Anschluss
der einzelnen Leitungen erleichtert. Im Technikraum
werden die einzelnen Lüftungsanschlüsse an einen
Verteilerbalken angeschlossen, der seinerseits an den
vertikalen Lüftungsstrang angeschlossen wird. Hinsichtlich des Luftauslasses wurde nach Lösungsmöglichkeiten gesucht, um die in unregelmäßigem Abstand
angeordneten Öffnungen für die Drallauslässe an der
Deckenunterseite zu vermeiden. Da zur Reduktion der
Nachhallzeit Streifenabsorber innerhalb des Ausbaurasters vorgesehen waren, lag die Idee nahe, einzelne
Streifenabsorber gleichzeitig auch für den Luftauslass
zu benutzen. Die schmalen Streifen mit einer Länge
von 2,20 m, einer Breite von circa 8 cm und einer Tiefe von 4 cm werden zur Verbesserung der Akustik mit
gelochten Metallkassetten bestückt. Die Kassetten sind
mit faserfreien Dämmmaterialien bestückt. Bläst man
nun mittig einen Luftstrom ein, verteilt sich dieser
über die Breite des Absorbers, um dann durch den porösen Dämmstreifen und die Lochung in den Raum zu
gelangen. Die Ausbreitung im Absorber wird von der
Porosität und der Stärke des Streifens bestimmt. In der
Regel wird nur ein Teilbereich des Absorbers mit einer
dünneren Schicht des Dämmmaterials ausgelegt.
Der Anschluss der Lüftungsleitung erfolgt über einen
Anschlusskasten, der bereits werkseitig auf die Schalung für den Streifen aufgesetzt wird. Nach dem Entfernen der Schalung zeigt sich innerhalb des Streifens
mittig eine Öffnung, die zu dem Kasten führt, der
wiederrum einen horizontalen Anschluss für die flexible
Leitung vorsieht. Die geringen Luftgeschwindigkeiten
in den Leitungen reduzieren sich nochmals infolge des
breiten Auslasses über den Absorber. Der Lufteintrag
in den Raum erfolgt mit sehr geringen Geschwindigkeiten von oben, so dass dieser jedoch von den Nutzern
kaum wahrgenommen werden.
Deckenaussparungen für Absorber mit Anschluss
an Versorgungsleitung
Optionaler Stromanschluss für Beleuchtung,
oder zusätzliche Geräte
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Multifunktionale Akustikabsorber
Wird die Betondecke für die Energieübertragung genutzt, darf keine abgehängte Decke installiert werden.
Nachteilig wirkt sich dann die glatte und damit schallharte Betonunterseite aus, an der die Schallwellen reflektiert aber nicht reduziert werden. Das wirkt sich
nachteilig auf das raumakustische Wohlempfinden aus.
Die glatten Unterseiten von Betondecken müssten nun
wegen dieser Probleme mit schallabsorbierenden Materialien in Form von Dämmplatten beziehungsweise
Baffels verkleidet werden. Diese Maßnahme führt ab-
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Aussparung für Absorber mit Stromanschluss
Optionaler Luftauslass im Absorber
gesehen von dem zweifelhaften optischen Eindruck
zur massiven Reduktion der zu übertragenden thermischen Leistung. Abhilfe bieten sogenannte Streifenabsorbern. Diese Streifen zeichnen sich auch durch eine
mehrfache Nutzung aus. Einerseits werden die Schallwellen durch die hinter dem Lochblech angeordneten
Dämmmaterialien geschluckt und anderseits reduziert
die Kante die Welle in ihrer Intensität und bricht somit
die ursprüngliche Welle in mehrere kleinere Wellen,
die in viele Richtungen ausstrahlen. Der Nachhall wird
somit spürbarer geringer. Durch diese zweifache Wirkung braucht es in der Regel keine große Absorptionsfläche um den Schall im Raum wirksam zu reduzieren.
Ein Anteil von 15% bis 20% der gesamten Deckenfläche ist bereits ausreichend, um geringe Nachhallzeiten
zu erzielen. Nach einem festgelegten geometrischen
Muster werden die Streifen innerhalb des Ausbaurasters an der Decke angeordnet. Die dafür erforderlichen
Aussparungen werden im Werk auf der Plattenunterseite vorgesehen. Der nachträgliche Einbau von Kassetten aus metallischem Werkstoff bewirkt auf dem
schmalen Streifen selbst bei einer inneren Bestückung
mit Dämmmaterial, dass die thermische Energie über
das Blech in den Beton ein- beziehungsweise ausgeleitet wird. Konsequenterweise wird die thermische Leistung der Decke somit nicht reduziert. In Verbindung
mit den Absorbern vermittelt die Betondecke eine hohe thermische und akustische Behaglichkeit. Wie oben
bereits erwähnt, bieten die Aussparungen für die Ab-
sorber und die Streifenabsorber selbst viele Möglichkeiten für den Einbau von zusätzlichen Funktionen,
die zum Wohlbefinden der Nutzer im Raum beitragen.
Die Funktion des Luftauslasses wurde bereits erwähnt.
In den abgehängten Decken wird üblicherweise auch
die Beleuchtung integriert. Für diesen Einbau bieten
sich nun die Aussparungen an, beziehungsweise die
Metallkassetten dienen dazu. Anstelle der Metaillabsorber passt auch ein mit LED Leuchten bestückter
Streifen in die Aussparung. Deckenbündig, wie die übrigen Einbauten, sitzt die Beleuchtung in der Aussparung. Alternativ dazu können in der Blechkassette
selbst einzelne LED-Spots angeordnet werden. Die
Lichtausbeute ist nicht so hoch wie bei der streifenförmigen Leuchte. Bei dem Projekt Hydac kamen Spots
zum Einsatz. Die Anordnung der Streifenabsorber in
den Großraumbüros ermöglicht über die gesamte Gebäudetiefe vier Reihen von Spots anzuordnen. Je eine
Reihe verläuft entlang der Fassade und die restlichen
zwei wurden in der Gebäudemitte im Bereich des virtuellen Flurs angeordnet. Die Spots dienen ausschließlich der Grund- und Notbeleuchtung, da die Arbeitsplätze mit Stehleuchten der entsprechenden Beleuchtungsintensität ausgestattet sind. Um die Flexibilität in
der Anordnung der Beleuchtung innerhalb der Decke
zu erhalten, wurden alle Aussparungen für die Streifenabsorber mit einem Leerrohr für ergänzende Stromkabel vorgesehen. Dazu wurde jeweils eine Gruppe
von Aussparungen einem auch in der Decke angeord-
Montage der Akustikabsorber
Absorberstreifen mit integrierter LED Spot Beleuchtung
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Großraumbüros unter multifunktionaler Decke
neten Verteilerkasten zugeordnet. Von hier erfolgt die
individuelle Versorgung der benötigten Aussparung
mit dem Stromanschluss.
Betondecke „brut“ statt abgehängter Decke
Die zuvor beschriebenen Maßnahmen ermöglichten
auch in einer als unflexibel geltenden Betondecke verschiedene Einbauten für den Komfort und die Behaglichkeit der Raumnutzer vorzusehen. Bislang betrachten viele Planer die angehängte Decke als ein ergänzendes Bauteil, um Funktionselemente für das Wohlfühlklima darin unterzubringen. Noch heute wagen
viele Planer nicht daran zu glauben, dass die Funktionen
auch nur mit einer einfachen Betondecke möglich
sind. Die Konstruktion, die kühlen und heizen kann,
akzeptiert der Planer unter dem Aspekt der Energieeffizienz wohlwollend, aber die restlichen Aufgaben
der abgehängten Decke in der Betondecke einzubringen, kann er sich nicht vorstellen. Entsprechend groß
ist das Unbehagen, wenn es darum geht, alleine nur
auf die Betondecke zu setzen. Wenn man, wie in dem
hier vorgestellten Projekt, auf die abgehängte Decke
verzichtet, dann muss die Betondecke all diese Funktionen übernehmen können. Konsequenterweise wurde
überall, auch auf den unter anderen Umständen erforderlichen Flurkoffer verzichtet.
Mit diesem Projekt wurde eindrücklich gezeigt, dass
es möglich ist, die bislang in der abgehängten Decke
eingebauten Funktionen vollständig in der Betondecke
zu integrieren. Das allerdings ist nur möglich mit der
neu entwickelten Konstruktion, die den Sandwichquerschnitt als tragendes Element verwendet. Die Umsetzung ist nur mit vorgefertigten Elementen ausführbar. Das erlaubt auch, hochwertige Oberflächenqualitäten abzuliefern, die entweder als Sichtbeton verbleiben
oder nur gestrichen werden müssen.
Mit diesem Konzept sind Architekten und Planer dem
Ziel einer nachhaltigen Bauweise sehr nahe. Die konsequente Umsetzung des Sandwichquerschnitts trägt
mit der Materialeinsparung dazu bei, was gleichzeitig
große Spannweiten und damit flexible Nutzung der
Büroräume erlaubt. Nachhaltigkeit bedeutet jedoch
auch, einen hohen Komfort und eine angenehme Behaglichkeit zu erreichen. Im Gegensatz zu einer traditionellen Deckenkonstruktion mit abgehängter Decke
gelingt es, mit einem tragenden Bauteil, den thermischen, visuellen, akustischen und olfaktorischen Komfort für den Benutzer sicher zu stellen. Die Zufriedenheit des Bauherrn aber auch die Wirksamkeit des Deckensystems zeigt sich unter anderem in den heißen
Sommertagen. Wurde die Tür in der Kantine zum
Außenbereich versehentlich offen gelassen, steigt die
Temperatur im Raum entsprechend an. Wird die Tür
geschlossen, sinkt die Temperatur im Raum innerhalb
von 10 Minuten bereits um 1° bis 2° Grad, was die
schnelle Reaktionsfähigkeit des Deckenkühlsystems
wiederspiegelt.
/
Dipl.-Ing. Thomas Friedrich
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Flurkoffer war gestern:
das
Einstieg kompakt
Deckensystem
macht es möglich!
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rund um dem Baustoff Beton und der Welt der Architektur
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