Gebäude als netzdienliche Wärmespeicher - Anforderungen an die Gebäude der Zukunft

Gebäude können einen Beitrag zur Energiewende leisten, indem sie bevorzugt Wind- und Sonnenstrom zum Heizen und Kühlen nutzen und die Energie in thermischer Form im Gebäude zwischenspeichern. Dieser Fachaufsatz analysiert die heutigen und zukünftigen Anforderungen an “netzdienliche” Gebäude und stellt ein Konzept vor, mit dem sich die Gebäudemasse selbst als Wärme- und Kältespeicher nutzen lässt. Das Konzept basiert auf TABSOLAR genannten, durchströmbaren Bauteilen aus Ultrahochleistungsbeton (UHPC) mit eingeformten FracTherm®-Hohlraumstrukturen, welche sich thermisch aktivieren lassen. Aufgrund des innovativen Fertigungsverfahrens lassen sich sehr dünne Bauteile mit einer entsprechend geringen thermischen Trägheit realisieren. Im vorgestellten Anwendungsbeispiel werden TABSOLAR-Elemente als deckeninstalliertes schnelles Wärmeübergabesystem in Verbindung mit einem thermisch mittels Wärmedämmung von der Zone getrennten, thermoaktiven Bauteil-System (TABS) genutzt, dessen große thermische Masse als Wärmespeicher dient. Erste Simulationen zeigen, dass das gewählte Konzept einen Übergang zu netzdienlichem Betrieb der Wärmeversorgungsanlagen auf Basis von Wärmepumpen bei einer gleichzeitigen wesentlichen Verbesserung des Raumkomforts ermöglicht.

Buildings as grid-supportive heat storages - Requirements to buildings of the future
Buildings can contribute to the Energy Transition in Germany by using predominantly electricity generated by Wind and PV plants for heating and cooling and by storing energy in thermal form decentrally in the building. This paper analyzes present-day and future requirements to ”grid-supportive" buildings and presents a concept for using the building mass as a heat and cold storage. The concept is based on so-called TABSOLAR construction elements made of Ultra High Performance Concrete (UHPC) which can be thermally activated via molded FracTherm® capillary fluid canals. Due to the innovative manufacturing process, very thin and thermally light components can be realized. In the example of use presented as part of this paper, TABSOLAR elements are used as a fast, ceiling-mounted heat delivery system in combination with a thermally insulated thermally activated building System TABS, whose large thermal inertia serves as a heat storage. First simulations show that the chosen concept allows for a transition to ”grid-supportive" heat generation using heat pumps and simultaneously improves thermal comfort significantly.