BAUTEILKÜHLUNG IM VERWALTUNGSBAU RICHTIG PLANEN

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1 BAUTEILKÜHLUNG IM VERWALTUNGSBAU RICHTIG PLANEN

2 Der Inhalt Kein Verwaltungsbau ohne Kühlung: Das Büro als Wärmequelle und gesetzliche Anforderungen an die thermische Behaglichkeit Bauteilkühlung: Funktionsprinzip, Leistungsbereiche und Entscheidungshilfen Lüftungstechnik: Wie viel leistet ein Luft-Erdwärmetauscher / 2

3 Kühlen im Verwaltungsbau International Energy Agency: Kühlung und Klimatisierung sind die am schnellsten wachsenden Felder des derzeitigen Energiebedarfes. Umweltbundesamt UBA: Energieverbrauch in Deutschland für Gebäudekühlung (Stand: 2009): ca GWh kwh Zunahme bis zum Jahr 2030 um ca 40% Quelle: UBA Klimaschutz durch Reduzierung des Energiebedarfs zur Gebäudekühlung / 3

4 Energiesektoren Kühlung Die Sektoren Handel, Büro- und Verwaltung sind für ca 72% des Strombedarfs zur Kühlung verantwortlich. [GWh/a] Endenergiebdarf Flughäfen Handel Büro und Verwaltung Bildungseinrichtungen Krankenhäuser Hotels und Restaurants MFH RH und EFH Quelle: UBA Klimaschutz durch Reduzierung des Energiebedarfs zur Gebäudekühlung / 4

5 Moderne Bürolandschaften Konzentration Kommunikation Rekreation / 5

6 Wie sieht die moderne Büround Arbeitswelt aus? - Offene Raumgestaltung - Teamarbeit und Kommunikation im Vordergrund - Große Fenster- und glatte Wandflächen - Mobile Arbeitsplatzgestaltung - Vielzahl an Wärmequellen - Betriebs- und Energiekosten spielen entscheidende Rolle / 6

7 Menschen im Büro Wissen und Informationen sind bedeutende Produktionsfaktoren Die Arbeit mit Wissen und Informationen wird überwiegend in Büroumgebungen erbracht In Deutschland arbeiten ca 18 Millionen Menschen an Büroarbeitsplätzen / 7

8 Zunahme Unfälle Menschen im Büro Zusammenhänge zwischen menschlicher Leistungsfähigkeit und Umgebungstemperatur C Konzentrationsvermögen Umgebungstemperatur Zufriedenheit Quelle: Dr.-Ing. habil. Joachim Seifert, TU Dresden Abnahme / 8

9 Thermische Behaglichkeit DIN EN ISO 7730 Parameter zur Raumklimabeurteilung PMV (Predicted Mean Vote) 1 = etwas warm; 0 = neutral; -1 = etwas kühl) PPD (Predicted Percentage of Dissatisfied) Bestmöglicher Wert 5% / 9

10 Thermische Behaglichkeit Kategorie PMV PPD Beschreibung Grenzwert (Sommer) A - 0,2 bis 0,2 < 6% Hohes Maß an Erwartungen B C -0,5 bis 0,5-0,7 bis 0,7 < 10% Normales Maß an Erwartungen < 15% Moderates Maß an Erwartungen bis 25,5 C bis 26 C bis 27 C Luftgeschwindigkeit Relative Luftfeuchte 0,2 m/s 40% DIN EN / 10

11 Arbeitsstättenrichtlinie Lufttemperatur an Arbeitsstätten soll 26 C nicht übersteigen Raumtemperatur > 26 C - Sonnenschutzmaßnahmen - Lockerung der Bekleidungsregelungen - Bereitstellen von geeigneten Getränken Raumtemperatur > 35 C - Raum für Zeitraum der Überschreitung ungeeignet / 11

12 Gesetzliche Rahmenbedingungen Gebäudeplanung Seit 2010: EPBD 2018??? Seit 2009: EEWärmeG GEG Seit 2002: EnEV Seit 2009: ErP-Richtlinie DIN EN /12

13 Kühlen im Verwaltungsbau Zusammenfassung: Sowohl Forschung als auch Politik weisen auf wachsende Kühlanforderungen hin Standards im Verwaltungsbau haben sich hin zu offener Raumgestaltung mit hohen internen Lasten verändert komfortable Arbeitsumgebungen sind leistungsfördernd Politische Anforderungen führen schon heute und werden zukünftig zu neuen Anforderungen an die Klimatisierung führen / 13

14 Der Inhalt Kein Verwaltungsbau ohne Kühlung: Das Büro als Wärmequelle und gesetzliche Anforderungen an die thermische Behaglichkeit Bauteilkühlung: Funktionsprinzip, Leistungsbereiche und Entscheidungshilfen Lüftungstechnik: Wie viel leistet ein Luft-Erdwärmetauscher / 14

15 Wärmehaushalt des Menschen Der menschliche Körper verspürt das größte Wohlbefinden, wenn er mindestens 50% seines Wärmehaushalt über Strahlung regeln kann. / 15

16 Funktionsprinzip der Bauteiltemperierung Strahlung Strahlung / 16

17 Betonkerntemperierungen nutzen die Bauteilmasse als Speicherkapazität - Wasserführendes System - Optimaler Temperaturübergang Wie hoch ist ihre Leistungsfähigkeit?

18 Bewertung der Leistungsfähigkeit System BKT obkt HKD Vorlauftemperatur [T VL ] 16 C 16 C 15 C Rücklauftemperatur [T RL ] 19 C 19 C 17 C Operative Raumtempertur [T OP ] 26 C 26 C 26 C Spezifische Leistung [q] 42 W/m² 71 W/m² 76 W/m² Deckungsanteil Kühlung ca % 100% 100% /18

19 Die Gegenüberstellung Simulation der Systeme im stationären Zustand und im dynamischen Kühlbetrieb - Betrachtung eines Büroraums - Raumluft- und Oberflächentemperaturen 26 C - Reaktionsverhalten der Systeme im stationären Zustand - Betrachtung des Kühlbetriebs in einer Sommerwoche / 19

20 Stationärer Fall Reaktionszeiten Gradient (Zeitraum) HKD obkt BKT Start bis 1 Stunde 5,6K/h 3K/h -0,1K/h Stunde 4 bis Stunde 5 0,03K/h 0,2K/h 0,25K/h BKT obkt HKD /20

21 Betonkerntemperierung im dynamischen Betrieb /21

22 Betonkerntemperierung im dynamischen Betrieb /22

23 Betonkerntemperierung im dynamischen Betrieb /23

24 Oberflächennahe Betonkerntemperierung im dynamischen Betrieb /24

25 Oberflächennahe Betonkerntemperierung im dynamischen Betrieb /25

26 Oberflächennahe Betonkerntemperierung im dynamischen Betrieb /26

27 Heiz-Kühldecke im dynamischen Betrieb /27

28 Heiz-Kühldecke im dynamischen Betrieb HKD: Temperaturverlauf während der Schönwetterperiode /28

29 Heiz-Kühldecke im dynamischen Betrieb HKD: Lastverlauf während der Schönwetterperiode /29

30 Die Ergebnisse Betonkerntemperierung - Schlüsseltechnologie für regenerative Energienutzung, höchste Energieeffizienz und Nachhaltigkeit Oberflächennahe Betonkerntemperierung - Sehr guter Kompromiss zwischen hoher Speicherkapazität und schneller Reaktionszeit Heiz-Kühldecke - Sehr schnell reagierendes System für Heizen und Kühlen, - Einsatz in Neubau und Sanierung / 30

31 Leistungsermittlung Bauteilkühlung Planungsservice REHAU Auslegung nach allgemein anerkannter Regel der Technik DIN EN ISO Statische Leistungsermittlung / 31

32 Von der Vorplanung bis zur Detailplanung Nutzen Sie die REHAU Dienstleistungen - Vorplanung Angebot basierend auf Massenermittlung - Entwurfsplanung Angebot basierend auf Detailplanung - Ausführungsplanung Berechnungen Zeichungen Detailpläne / 32

33 Der Inhalt Kein Verwaltungsbau ohne Kühlung: Der Mensch als Wärmequelle und gesetzliche Anforderungen an die thermische Behaglichkeit Bauteilkühlung: Funktionsprinzip, Leistungsbereiche und Entscheidungshilfen Lüftungstechnik: Wie viel leistet ein Luft-Erdwärmetauscher / 33

34 Der Luft-Erdwärmetauscher / 34

35 Der Luft-Erdwärmetauscher Ansaugelement Rohrsystem Hauseinführung Kondensatablauf /35

36 Der Luft-Erdwärmetauscher Das Leistungspotenzial ohne LEWT ( ) mit LEWT ( ) Energieeinsparung durch Nutzung des LEWT wird im Mollier hx Diagramm deutlich - Vorkühlung ohne LEWT mittels WRG (1 2) - Vorkühlung und Teil-Entfeuchtung durch den LEWT (1 3) - Kühlung im Kühlregister (2 4) bzw (3 4) - Nacherhitzung auf gewünschte Zulufttemperatur im Heizregister (4 5) /36

37 Einsatz von Lüftungsanlagen Wärmeübertragung auf die Zuluft - Zur Konditionierung der Luft werden pro K und m³/h ca 0,35 W Wärmeleistung benötigt. Latente Wärme bleibt bei Kondensatbildung unberücksichtigt - Bei 1800 Betriebsstundenwerden so ca 0,6 kwh Wärmeenergie pro K und m³/h Luftvolumen benötigt - Bei m³/ h K 600 kwh Bei m³/ h K kwh /37

38 Der Luft-Erdwärmetauscher Winterbetrieb /38

39 Der Luft-Erdwärmetauscher Sommerbetrieb Zeitpunkt der Zuschaltung Klimaanlage /39

40 Zusammenfassung System Flächenkühlsysteme Lüftungssystem Teil einer RLT-Anlage Ja Ja Ja Deckung von Kühl-/ Heizlasten Teilweise Vollständig Spitzenlasten Beeinflussung Innenraumklima Einstellung der Temperatur Einstellung der Temperatur Unterstützung bei Einstellung der Temperatur Einstellung der Feuchte Einstellung der Raumluftqualität /40

41 VIELEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT