Energieeffizientes bewehrungsintegriertes Heizsystem als Carbonbetonfertigteil

Gegenwärtig erfolgt die Raumwärmebereitstellung für private Haus-halte zu etwa 70 % aus fossilen Energiequellen. Der anvisierte Übergang zur ausschließlichen Nutzung erneuerbarer Energien führt dazu, dass zukünftig immer weniger Kraftwerke und Feuerungsanlagen zur Verfügung stehen werden. Daher ist die Entwicklung innovativer
Technologien zur Wärmeerzeugung aus elektrischer Energie zwingend erforderlich. Eine vielversprechende Möglichkeit dazu bieten Heizelemente aus dünnwandigem Carbonbeton, denn mit ihnen können
gekrümmte Formen und rationelle Funktionalität in Verbindung mit Dauerhaftigkeit und Wirtschaftlichkeit umgesetzt werden. Die Heizfunktion in einem derartigen Carbonbetonteil wird durch einen ungetränkten,
mäanderförmig abgelegten Carbonroving auf einem Glasfasergitter (GFG) realisiert. Dabei ermöglichen die Carbonfasern durch ihre hohe elektrische Leitfähigkeit und den negativen Temperaturkoeffizienten (Heißleiter) ein schnelles Hochheizen auf die Zieltemperatur, denn die Leistungsaufnahme nimmt mit steigender Temperatur zu. So beträgt die Aufheizzeit einer Carbonbetonplatte auf 90 °C etwa 30 min, während sie bei einer elektrischen Marmorheizung mit gleicher Flächenleistung etwa 90 min beträgt. Durch das hohe Wärmespeichervermögen des Betons bleiben die Heizelemente auch nach dem Abschalten lange warm. Im Hinblick auf die 4-Punkt-Biegezugfestigkeit der Platten bewirkt das GFG eine Festigkeitssteigerung um 57 % im Vergleich zum unbewehrten Beton.

Die praktische Umsetzung dieses carbonbasierten Betonheizsystems ist mit zahlreichen Herausforderungen verbunden. So müssen die Betoneigenschaften gezielt eingestellt, Möglichkeiten zur späteren Befestigung vorgesehen und Energieversorgung, Steuerung sowie Leistungsfähigkeit des Systems aus- und dargelegt werden. Herstellungsseitig sind die exakte Positionierung der zu integrierenden Elemente und der Einsatz ressourcenschonender Gieß- und Schalungstechnologien zu gewährleisten.