Auslegung von RLT-Anlagen

Transkript

1 Auslegung von RLT-Anlagen Hinweise zum Bau von nachhaltigen Bürogebäuden unter Berücksichtigen von Normen, Richtlinien und Gesetzen Dr.-Ing. Hans Werner Roth Stuttgart

2 Übersicht aktuelle Ausgangssituation für Auslegung von RLT-Anlagen Anwendung der Arbeitsstättenregeln Auslegung nach DIN EN Bezeichnung von Luftarten Luft-Klassifizierung Bemessung Außenluftströme (DIN EN 15251) Festlegung, Klassifizierung Raumtemperaturen (DIN EN ISO 7730) Klassifizierung von SFP-Werten (Lufttransport) Umsetzung der EnEV 2007 (EnEV 2009) Green Buildings, Strategien und Zertifizierung Rechte allein bei DIN_EN_13779_Mai_ DrRo/CI 2

3 Planungsgrundlagen für Bürogebäude neu! ASR A3.5 Raumtemp. ASR A3.6 Lüftung ArbstättVo 2004 VDI 3804 VDI 6022 VDI 6035 VDI 2078 neu! neu! neu! EnEV 2009 EnEV 2007 RLT- Anlagen Anforderungen Auslegung EuP / EBPG EEWärmeG DGNB LEED World GBC Green Building Zertifizierung DIN V DIN EN ISO 7730 neu! neu! neu! DIN 1946/2 DIN EN DIN EN EN EN EN 15242? Rechte allein bei DIN_EN_13779_Mai_ DrRo/CI 3

4 Zielkonflikte beim Gebäudeentwurf? nicht erneuerbare natürl. Ressourcen Nutzungskosten Investitionen, Budget Rendite RLT-A. Raumklima Umweltbelastung Gesundheit Wohlbefinden effizientes Arbeiten Rechte allein bei DIN_EN_13779_Mai_ DrRo/CI 4

5 Arbeitsstättenrecht Leitvorschriften Arbeitsschutzgesetz Durchführungsverordnung Arbeitsstättenverordnung 2004 Arbeitsbedingungen (Ziele) 3.5 (gesundheitlich zuträgliche) Raumtemperaturen 3.6 Lüftung amtl. anerkannte techn. Regeln u. Richtlinien Arbeitsstättenrichtlinien (alt, bis 2010 zur Orientierung) ASR 5 Lüftung ASR 6 Raumtemperaturen Arbeitsstättenregeln ASR (neu, in Bearbeitung) ASR A 3.6 Lüftung ASR A 3.5 Raumtemperaturen Rechte allein bei DIN_EN_13779_Mai_ DrRo/CI 5

6 neue Arbeitsstättenregeln (ASTA-Entwurf) Raumtemperaturen (ASR A 3.5) Def. zuträgliche Raumtemperatur = therm. Gleichgewicht bis 26 C bei außen bis 26 C bis 29 C bei außen >26 C >29 C Handlungsbedarf >32 C an 3 folgenden Tagen Handlungsbedarf >35 C als Arbeitsraum nicht zulässig Raumluftqualität, Lüftung (ASR A 3.6) gesundheitlich zuträgliche Atemluft Handlungsbedarf bei Grenzkonzentrationen von CO 2, TVOC, Radon,... Güteklassen für Außenluftströme bis 70m³/h/Person Rechte allein bei DIN_EN_13779_Mai_ DrRo/CI 6

7 EEWärmeG Zielsetzung stärkerer Einsatz von Erneuerbarer Energie in Gebäuden 2020 soll 14% der Wärme aus EE stammen Verminderung CO 2 Emissionen Bund wird voraussichtlich vor Sommerpause 2008 verabschieded Nutzungspflicht für Einsatz EE (15%) Biomasse, Geothermie, Sonne, Umweltwärme, (Abwärme?) Solarkollektoren >4m²/100m² NF Fördermaßnahmen Förderung des Ausbaus von Wärmenetzen Baden-Württemberg (Wohngebäude) seit in Kraft ab bei Neubauten 20% des Wärmebedarfs aus EE ab für Bestand bei Umbaumaßnahmen, Sanierungen Rechte allein bei DIN_EN_13779_Mai_ DrRo/CI 7

8 Grundlage zur Auslegung von RLT- A Rechte allein bei DIN_EN_13779_Mai_ DrRo/CI 8

9 Gliederung DIN EN (1) Auslegungsgrundlagen abstimmen, kommunizieren, umsetzen Außenklima, Gebäude incl. Nutzung, Betriebszeiten Personendichte, besondere Stoff- u. Wärmelasten Anforderungen an Innenraumqualität Verwendung von Abluft Raumluftqualität, Luftfeuchte thermisches Raumklima Beleuchtung (natürlich, künstlich) Regelung, Überwachung, individuelle Bedienung Anforderungen an RLT-Anlagen Position von Außenluft- Fortluftöffnungen Luftdichtheit, Druckhaltung Wämerückgewinnung Rechte allein bei DIN_EN_13779_Mai_ DrRo/CI 9

10 Gliederung DIN EN (2) Klassifizierung der Anforderungen (verifizieren!) Verwendung von Luftarten Außenluftströme, Luftfilter (VDI 6022) Raumluftqualität, Bemessung Außenluftströme (DIN EN 15251) thermische Raumqualität, Behaglichkeit (DIN EN ISO 7730) Lufttransport, SFP Rechte allein bei DIN_EN_13779_Mai_ DrRo/CI 10

11 Luftarten nach DIN EN Luftart Bez Farbe Bemerkungen Außenluft ODA grün Außenluft Einzelraum SRO grün nur einem Raum zugeführt Zuluft SUP blau Zuluft Einzelraum SRS blau nur einem Raum zugeführt Raumluft IDA grau Überströmluft TRA grau Luftstrom aus einem beh. Raum in einen benachbarten Raum Abluft ETA gelb Abluft Einzelraum SET gelb Abluft, die ggfs. als Transferluft und als Fortluft verwendet wird Fortluft EHA braun Fortluft Einzelraum SEH braun Luftstrom aus einem Einzelraum-Behandlungsgerät, der das Gebäude verlässt Umluft RCA orange Abluft aus mehreren Räumen, die wieder als Zuluft verwendet wird Sekundärluft SEC orange Luftstrom, der einem Raum entnommen und nach Behandlung wieder zugeführt wird Mischluft MIA versch. Farb. aus mindestens zwei Luftströmen Rechte allein bei DIN_EN_13779_Mai_ DrRo/CI 11

12 Klassifizierung / Verwendung von Abluft Bez. Beschreibung Beispiele Verwendung ETA 1 EHA 1 Emissionen von Menschen, Baustoffen, keine Raucher Büro, Flure, Sitzungsräume geeignet als Umluft u. Überströmluft ETA 2 EHA 2 wie ETA1, auch Raucher Speiseräume, Lager, Hotelräume nicht als Umluft, jedoch Überströmluft in Toiletten, Garagen,... ETA 3 EHA 3 wesentl. beeinträcht. der Luftqualität Toiletten, Waschräume, Kopierräume nicht als Umluft- u. Überströmluft ETA 4 EHA 4 gesundheitl. schädliche Verunreinigungen Raucherräume, Absaugungen nicht als Umluft- u. Überströmluft Quelle: DIN EN Rechte allein bei DIN_EN_13779_Mai_ DrRo/CI 12

13 Klassifizierung / Filterung von Außenluft Bez. Beschr. Raumluftqualität nach DIN EN IDA 1 IDA 2 IDA 3 IDA 4 ODA 1 saubere Luft F9 F8 F7 AUL 1 saubere Luft F8 F7 ODA 2 Staub F7 + F9 F5 + F8 F5 + F7 AUL 2 Staub F5 + F7 F7 ODA 3 sehr hohe Konz. von Staub, Gasen F7 + GF + F9 F7 + GF + F9 AUL 5 sehr hohe K. F5 + GF +F8 F5 + F7 AUL 3 Gase F8 F7 AUL 4 Staub, Gase F5 + F8 F7 F5 + F7 F5 F5 + F6 F5 + F6 VDI 6022 )* empfohlen Mindestanford. )* Filterklassen in Anlehnung an DIN EN Rechte allein bei DIN_EN_13779_Mai_ DrRo/CI 13

14 Auslegung, Klassifizierung Außenluftströme Angaben in DIN EN Außenluftströme pro Person für Raumluftqualitäten IDA 1-4 zwischen 72 und 18m³/h/P für genauere Auslegung Verweis auf DIN EN Auslegung nach DIN EN empfohlen Rechte allein bei DIN_EN_13779_Mai_ DrRo/CI 14

15 Vereinbarung zu Personendichte Standardwerte aus Tab. 12 in DIN EN Einzel- u. Gruppenraum 10 m²/person Großraum (ab 7 Pers.) 12 m²/person Sitzungsraum 3 m²/person Hotelzimmer 10 m²/person Restaurant 1,5 m²/person Rechte allein bei DIN_EN_13779_Mai_ DrRo/CI 15

16 Auswahl Kategorie nach DIN EN wozu Einteilung nach Kategorien? zur besseren Beurteilung Komfort - Energiebedarf im Energiepass zur Präzisierung der Erwartungen beim Bauherrn zum besseren Vergleich des Energieverbrauchs was wird klassifiziert? thermisches Raumklima Raumluftqualität Einteilung der Kategorien (Empfehlung) Kategorie I hohes Maß an Erwartungen, für empfindliche, anfällige Personen Beispiele Altersheim, Krankenhaus, Kindergarten Kategorie II normales Maß an Erwartungen Neubau und Renovierung Kategorie III annehmbares, moderates Maß Altbauten ohne Renovierung Kategorie IV außerhalb I bis III nur für begrenzte Zeit im Jahr annehmen Rechte allein bei DIN_EN_13779_Mai_ DrRo/CI 16

17 Außenluftströme nach DIN EN )* zur Verdünnung von Bioeffluentien des Menschen Kategorie Beschreibung Prozentsatz Unzufriedener PD I II III IV hohes Maß an Erwartungen; empfohlen für empfindliche, anfällige Personen (z.b. Altersheim, Krankenhaus) normales Maß an Erwartungen Neubau und Sanierung annehmbares, moderates Maß an Erwartungen (Altbauten) außerhalb der Erwartungen der Kategorien I-III (zeitl. begrenzte Jahreszeit) Luftstrom pro Person in m³/h )* 15 % % 25,2 30 % 14,4 > 30 % > 14,4 Quelle: DIN EN Rechte allein bei DIN_EN_13779_Mai_ DrRo/CI 17

18 Außenluftströme nach DIN EN spezifische Lüftungsraten zur Verdünnung von Gebäudeemissionen Kategorie sehr schadstoffarmes Gebäude in m³/h/m² schadstoffarmes Gebäude in m³/h/m² nicht schadstoffarmes Gebäude in m³/h/m² I 1,8 3,6 7,2 II 1,3 2,5 5,0 III 1,1 1,4 2,9 Quelle: DIN EN Rechte allein bei DIN_EN_13779_Mai_ DrRo/CI 18

19 Schadstoffarme Gebäude? Emissionen sehr schadstoffarm schadstoffarm nicht schadstoffarm mg / h / m² mg / h / m² mg / h / m² TVOC (ges. flücht. KW) < 0,1 < 0,2 m 0,2 Formaldehyd <0,02 <0,05 m 0,05 Ammoniak < 0,01 < 0,03 m 0,03 krebserregende Verbindungen (IARC) Material geruchlos % Dissatisfied < 0,002 < 0,005 m 0,005 < 10% < 15% m 15% Quelle: DIN EN Rechte allein bei DIN_EN_13779_Mai_ DrRo/CI 19

20 Außenluftströme nach DIN EN q q tot n q P A q B tot = n q P + A q B Gesamtluftstrom pro Raum Anzahl Personen pro Raum personenbezogene Lüftungsrate Grundfläche der Raumes auf Gebäudeemissionen bezogene Lüftungsrate Beispiel für Gesamt-Luftströme /m² bei 10m² /Person Kategorie sehr schadstoffarmes Gebäude in m³/h/m² schadstoffarmes Gebäude in m³/h/m² nicht schadstoffarmes Gebäude in m³/h/m² I 5,4 7,2 10,8 II 3,8 5,0 7,5 III 2,5 2,8 4,3 Quelle: DIN EN Rechte allein bei DIN_EN_13779_Mai_ DrRo/CI 20

21 Klassifizierung Raumtemperatur, Feuchte )* zur Verdünnung von Bioefluentien des Menschen Kategorie Raumtemp. Heizperiode Raumtemp. im Sommer Feuchte während Heizperiode Feuchte im Sommer o. Bef. m. Bef. rel. F. abs. F I 22 C 25 C >30% II 21 C 26 C >25% >40% <50% < 11g/kg >35% <60% < 12g/kg III 20 C 27 C >20% IV <20 C >27 C ê 20% >30% ê 30% <70% ë70% Quelle: DIN EN Rechte allein bei DIN_EN_13779_Mai_ DrRo/CI 21

22 Raumtemperaturen ohne maschinelle Kühlung Bedingungen sitzende Tätigkeiten (< 1,3 met) sommerliche Bekleidung muss zugelassen sein Zugang zu öffenbaren Fenstern, zu freiem Lüften Einschränkungen bei Großräumen Personen an mehrtägige Hitzeperiode angepasst operative Raumtemperatur in C sommerliche Raumtemperaturen ohne mechanische Kälteanlage Kat.I Kat.II Kat.III gleitender Mittelwert der Außentemperatur in C häufiger Bereich Juli / August 20 bis 25 C Rechte allein bei DIN_EN_13779_Mai_ DrRo/CI 22

23 Thermische Behaglichkeit DIN EN verweist auf DIN ISO 7730 Rechte allein bei DIN_EN_13779_Mai_ DrRo/CI 23

24 Klassifizierung lokaler Diskomfort (DR) ISO 7730 A B C DIN EN Strahlungsasymmetrie Kategorie Kategorie Zugluftrisiko DR vertikaler Temp.gradient 0,1 bis 1,1m I < 10% <3% < 2K/m <5% II < 20% <5% < 3K/m <5% III < 30% <10% < 4K/m <10% IV ë30% >10% >4K/m >10% kalter / warmer Fußboden <10% <10% <15% >15% für eine Kategorie müssen alle Forderungen erfüllt werden! Quelle: DIN EN und DIN ISO 7730 Rechte allein bei DIN_EN_13779_Mai_ DrRo/CI 24

25 Zugluftrisiko Rechte allein bei DIN_EN_13779_Mai_ DrRo/CI 25

26 Klassifizierung Zugluftrisiko DR DIN EN ISO 7730 Klassen A, B, C entspr. I bis III DIN EN Zugluftrisiko bei 25 C und TU=40% Zugluftrisiko in % C / III B / II A / I 0,13m/s 0,23m/s 0,31m/s 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 L uftg e s chw ind ig k e it in m /s zum Vergleich: DIN 1946/2 bei 25 C 18 cm/s (DR=15%) Rechte allein bei DIN_EN_13779_Mai_ DrRo/CI 26

27 energetische Qualität des Lufttransports Spezifische Ventilatorleistung SFP (Specific Fan Power) P V p 1 V tot SFP = = ηtot P el V [ W / ( m³ / s) ] tot Wirkungsgrad incl. Motor, Riemen, FU, Einbausituation p tot gesamte Druckerhöhung des Ventilators zur Überwindung sämtlicher Druckverluste in RLT-Gerät und Leitung SFP für ein Gebäude für Zu- u. Abluftströme P Geb = P V 1 + P + V [ W / ( m³ / )] V 1 V s Rechte allein bei DIN_EN_13779_Mai_ DrRo/CI 27

28 Klassifizierung SFP-Werte (DIN EN 13779) Klasse SFP1 < 500 spezifische Leistung n W/(m³/s) Referenzwerte nach EnEV 2007 SFP SFP SFP Abluft von Teilklimaanlage SFP Zuluft von Teilklimaanlage SFP SFP7 > 5000 Rechte allein bei DIN_EN_13779_Mai_ DrRo/CI 28

29 Referenzwerte für EnEV-Nachweis Raumtemperaturen (Monatsbilanzierung, DIN V 18599) Soll-Temperatur bei Heizung 21 C minimale Temperatur bei Heizung 20 C Soll-Temperatur bei Kühlung 24 C maximale Temperatur bei Kühlung 26 C reine Rechenwerte, keine einzuhaltende Grenzwerte! empfohlene Raumtemperaturen für Büro, Konferenz (Aktivitätsgrad 1,2met, Stundenmittelwerte, DIN EN 15251) Kat. Heizperiode (Kleidung 1 clo) Kühlperiode (Kleidung 0,6 clo) I C 23,5-25,5 C II C C III C C Rechte allein bei DIN_EN_13779_Mai_ DrRo/CI 29

30 DIN V : Nutzungsprofil Einzelbüro Auszug aus Tabelle 4 tägliche Betriebszeit 7-18 Uhr Jahresbetriebstage 250 d/a min. Außenluftstrom 4m³/h/m² Feuchteanforderung mit Toleranz Wärme Arbeitshilfen 42 Wh/m²/d Personenwärme 30 Wh/m²/d Angaben gelten für normale Belegungsdichten für höhere Dichten sind Nutzungsprofile (z.b. Luftströme anzupassen) Rechte allein bei DIN_EN_13779_Mai_ DrRo/CI 30

31 Ökologische Bewertung Passivhaus Heizwärme < 15 kwh/m²/a SolarBau Primärenergie < 100 kwh/m²/a Minergie-Haus 40 / 55 kwh/m² (Neubau/Bestand) )* Null-Energie-Haus Netto-Bilanz Endenergie = 0 Plus-Energie-Haus Netto-Bilanz positiv Null-Emissions-Haus keine CO 2 -Emissionen aus fossilen Energiequellen Rechte allein bei DIN_EN_13779_Mai_ DrRo/CI 31

32 Strategie Plus-Energiehaus Bedarf minimieren dezentrale Energieerzeugung mit Stromvergütung Vergütung durch KWK in kwh/m²/a Null - Energie - Grenze Bezug von Primärenergie in kwh/m²/a Energieeffizienz Umweltenergie 150 Rechte allein bei DIN_EN_13779_Mai_ DrRo/CI 32

33 Beispiel Null-Emissionsfabrik Solvis (CO 2 ) kein Netto-Stromverbrauch aus Netz Rapsöl ist CO 2 -neutral Quelle: ISE, Solarbau Rechte allein bei DIN_EN_13779_Mai_ DrRo/CI 33

34 Öko-Zertifizierung für nachhaltiges Bauen Gesundheit, Wohlbefinden Green Buildings Lebenszyklusbetrachtung Energieeffizienz Ressourceneffizienz Wassernutzung Qualität Bauausführung, TGA Dokumentation Gebäudewert Dokumentation Unternehmensziel der Nachhaltigkeit Imagefrage, Werterhaltung Facility Management garantiert nachhaltigen Gebäudebetrieb Ressourcen: Landverbrauch Rohstoffe Wasser Bauabfälle Primärenergie... Endenergie Trinkwasser Umweltenergie Grauwasser Raumqualität Indoor Environment Quality Umweltbelastung: Abwasser CO 2 -Emissionen Abfälle Instandsetzung Sanierung Abriss Rechte allein bei DIN_EN_13779_Mai_ DrRo/CI 34

35 Bewertungssysteme für Green Buildings Deutschland DGNB Dt. Gesellsch. für nachhaltiges Bauen in Vorbereitung USA LEED Leadership in Energy and Environmental Design in 30 Ländern verbreitet Frankreich HQE Haute Qualite Environmetale Australien Green Star Rechte allein bei DIN_EN_13779_Mai_ DrRo/CI 35

36 Zusammenfassung die neuen Normen und Gesetze lassen mehr Spielraum bei der Auslegung des Raumklimas bei der Bewertung von Immobilien bezüglich Qualität und Nachhaltigkeit mit Bauherrn sind schriftliche Vereinbarungen notwendig Kategorien für Innenraumqualität können unterschiedlich festgelegt und vereinbart werden sind bei jahreszeitlichem Wechsel nach Stundenhäufigkeit auszuwerten der EnEV-Bedarfsnachweis wird mit einem Referenzgebäude verglichen mit gleichen Grundrissen, Zonen aber mit vorgegebenen Nutzungsprofilen, die mit der Planung nicht übereinstimmen müssen die EnEV-Anforderungen werden ab 2009 um 30% verschärft es gibt keine Alternative (mehr) zum nachhaltigen Bauen Rechte allein bei DIN_EN_13779_Mai_ DrRo/CI 36

37 Grenzstrasse 7 D Stuttgart Tel: Fax: raumluft@LTG-AG.de prozessluft@LTG-AG.de ingenieurdienstleistung@LTG-AG.de Rechte allein bei DIN_EN_13779_Mai_ DrRo/CI 37