Erforschung von thermisch aktivierten Holzbausystemen zum Heizen und Kühlen

Das Projekt Activation.Wood beschäftigt sich mit der Entwicklung und Untersuchung von thermisch aktivierten Holzbausystemen (z. B. multifunktionale Decke zum Kühlen und Heizen) auf Basis von Holz für mögliche Anwendungsgebiete im Neubau-, Sanierungs- und Nachverdichtungsbereich.

Anhand Bauteil- bzw. Gebäudesimulationen werden wärmeenergetische Inputs- und Outputs der neuen Systeme abgeschätzt und mit den Monitordaten der Prototypen und Forschungsanlage evaluiert. Das Projekt dient zur Abschätzung des Substitutionspotenzials herkömmlicher bauteilaktivierter Systeme durch biogene nachwachsende Ressourcen.

Ausgangssituation und Motivation
Die Reduzierung des Energieverbrauchs und die Steigerung der Energieeffizienz in Gebäuden werden als wichtige Ziele für die kommenden Jahrzehnte gesehen. Der innovative Holzbau bzw. die Verwendung von Holz könnten genau hier auf unterschiedlichen Ebenen ansetzen. Zum einen wird CO2 langfristig im Holz gespeichert und zum anderen kann Holz auch Wärmeenergie speichern. Während das System der thermischen Bauteilaktivierung im Beton schon umgesetzt ist bzw. als Stand der Technik gilt, ist die funktionale Einbindung von Holz bei der Bauteilaktivierung derzeit noch nicht umgesetzt und nicht ausreichend erforscht.
Die ersten simulationsbasierten Ergebnisse und deren Verifizierung durch Labortests zeigten die grundsätzliche Eignung des Werkstoffes Holz für die Bauteilaktivierung mittels Temperatureinbringung (Heizen und Kühlen) über Wasserrohrleitungen im Bauteil. Besonders die Eignung von Laubholzarten (z. B. Buche) für die Nutzung der thermischen Bauteilaktivierung sowie die Ansätze zur Verwendung von Phasenwechselmaterialien (PCM) im Holzbau sind für zukünftige Anwendungen interessant und werden hier im Projekt untersucht.

Ziel und Innovationsgehalt
Zukünftig werden sowohl das Bewusstsein in der Bevölkerung für nachhaltige Produkte in Gebäuden steigen als auch die normativen und gesetzlichen Anforderungen zur ökologischen Optimierung im Baubereich verschärft werden. Der Innovationsgehalt des Projektes besteht in der Entwicklung und Untersuchung von thermisch aktivierten Holzbausystemen (z. B. multifunktionale Decke zum Kühlen und Heizen) auf Basis von Holz für mögliche Anwendungsgebiete im Neubau-, Sanierungs- und Nachverdichtungsbereich. In diesem Projekt werden unterschiedliche Innovationen für den Holzbau bzw. die Verwendung von Holz analysiert und weiterentwickelt. Einerseits wird die thermische Bauteilaktivierung vorangetrieben und andererseits wird auch die Wärmespeicherung mittels biobasierter und erneuerbarer PCMs als thermisch betriebene Speichertechnologien untersucht.

Angestrebte Ergebnisse
Die Ergebnisse werden durch die Kombination von gebäudetechnischem, materialwissenschaftlichem und herstellerbezogenem Know-how und der detaillierten Modellierung und Analyse möglicher thermisch aktivierter Holzbausysteme gewonnen. Hierbei werden Grundlagen für innovative Holzbausysteme als Energiespeicher und Klimatemperierung (Heizen und Kühlen) hinsichtlich Sanierung, Nachverdichtung und Neubau erhoben und erforscht. Anhand Bauteil- und Gebäudesimulationen werden wärmeenergetische Inputs- und Outputs der neuen Systeme abgeschätzt und mit den Monitordaten der Prototypen und Forschungsanlage evaluiert. Das Projekt dient zur Abschätzung des Substitutionspotenzials herkömmlicher bauteilaktivierter Systeme durch biogene, nachwachsende Ressourcen.