DeAL. Evaluierung dezentraler außenwandintegrierter Lüftungssysteme. Abschlußbericht

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1 Evaluierung dezentraler außenwandintegrierter Lüftungssysteme Abschlußbericht STZ- Förderkennzeichen: B Stand: Heinz-Trox-Stiftung Forschungsvereinigung für Luft- und Trocknungstechnik Projektleitung: Bearbeitung: Dr.-Ing. B. Mahler Dr.-Ing. R. Himmler Dipl.-Ing. C. Silberberger Dipl.-Ing. C. Matt Steinbeis-Transferzentrum und Steinbeis Forschungszentrum Energie-, Gebäude- und Solartechnik Gropiusplatz Stuttgart Tel (0711) Fax (0711)

2 INHALTSVERZEICHNIS 1 EINLEITUNG Einführung Aufgabenstellung und Zielsetzung Umsetzung 6 2 OBJEKTBESCHREIBUNGEN 6 3 METHODE Einleitung Betreiberbefragung Energieeffizienz der Gebäude mit dezentraler Lüftungstechnik Energieverbrauch Gebäude Stromverbrauch dezentraler Lüftungsgeräte Komfort Langzeitmessung Lufttemperatur und feuchtigkeit Kurzzeitmessung nach DIN EN ISO 7730 [11] Volumenstrom Luftqualität Schallemissionen der Geräte am Arbeitsplatz Betriebsverhalten der Geräte Nutzerumfrage Investitionskosten Flächeneffizienz Geschosshöhenvergleich 6 4 ERGEBNISSE Betreiberbefragung Energieeffizienz Endenergie Wärme Endenergie Strom Endenergie Primärenergie Stromverbrauch der dezentralen Lüftungsgeräte im Vergleich zur zentralen Lüftung 6

3 4.3 Komfort Statistische Jahresauswertung des thermischen Komforts Auswertung nach DIN EN ISO Schallemissionen Luftqualität Betriebsverhalten Regelstrategien Betriebsmuster Ansaugtemperatur Volumenstrom Nutzerumfrage Investitionskosten Gesamtkosten Gebäude Katalogkosten der Geräte Flächeneffizienz Vergleich der lichten Raum- und der Geschosshöhe Wartung und Filterwechsel Probleme bei Konzeption, Planung, Bau und Betrieb 6 5 THERMISCHE SIMULATION UND OPTIMIERUNGSVORSCHLÄGE [17] Zielsetzung Thermische Gebäudesimulation TRNSYS Randbedingungen Fassade und Raumgeometrie Haustechnik Solltemperaturen, interne Lasten und Wetterdaten Ergebnisse der thermischen Simulation Vergleich der Temperaturen Vergleich des Energiebedarfs Fazit der thermischen Simulation 6 6 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 6 7 LITERATUR 6 8 ANHANG 6

4 Seite 4 Vorwort In dem zwei Jahre dauernden Forschungsprojekt DeAL wurden 10 Gebäude mit außenwandintegrierten Lüftungssystemen im realen Betrieb hinsichtlich Komfort, Nutzer- und Betreiberzufriedenheit sowie Energieeffizienz untersucht. Das Projekt wurde federführend vom Steinbeis-Transfer und Forschungszentrum Energie-, Gebäude- und Solartechnik durchgeführt. Projektpartner waren die Firma Transsolar Energietechnik GmbH und das Institut für Gebäude und Solartechnik (IGS) der TU Braunschweig. Die Idee zu DeAL wurde aus dem Projekt EVA - Evaluierung von Energiekonzepten - heraus entwickelt. In EVA [1] untersuchte das IGS die Energieeffizienz, das Raumklima und den Nutzerkomfort zukunftsweisender Bürogebäude in der Praxis. Seit Anfang des Jahres wird EVA im neuen Forschungsfeld Enbop - Energetische Betriebsoptimierung weitergeführt. Das Steinbeis-Transfer und Forschungszentrum Energie-, Gebäude- und Solartechnik, das Institut für Gebäude- und Solartechnik sowie die Firma Transsolar danken allen beteiligten Unternehmen für die Möglichkeit, ihre Gebäude im Betrieb zu untersuchen. Ihr Engagement, sowohl durch die finanzielle Unterstützung des Projekts, insbesondere aber auch durch die offene, konstruktive und engagierte Mitarbeit bei den Untersuchungen, bildet die Grundlage für den Erfolg dieses Projekts. Unserer besonderer Dank gilt dem BMWi und der PTJ sowie dem FLT und der Heinz-Trox-Stiftung ohne deren finanzielle Förderung das Projekt nicht möglich gewesen wäre. Projektpartner: Steinbeis-Transfer und Forschungszentrum Energie-, Gebäude- und Solartechnik Gropiusplatz 10, Stuttgart TU Braunschweig, Institut für Gebäude- und Solartechnik Mühlenpfordtstr. 23, Braunschweig Transsolar Energietechnik GmbH Curiestr. 2, Stuttgart Das diesem Bericht zugrunde liegende Vorhaben wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie unter dem Förderkennzeichen B gefördert. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor.

5 Seite 5 1 EINLEITUNG 1.1 Einführung In den letzten 5 Jahren wurde eine große Anzahl von Bürogebäuden mit außenwandintegrierten Lüftungssystemen errichtet. Dieses Konzept wird gegenüber klassischen Klimatisierungssystemen voraussichtlich weiter an Bedeutung gewinnen, da die Forderung nach flexibler, raumsparender Technik in Bürogebäuden zunehmend im Mittelpunkt der Planungsüberlegungen steht. Diese dezentralen, außenwandintegrierten Lüftungssysteme lassen sich durch folgende Kennzeichen charakterisieren, siehe auch VDMA-Einheitsblatt [2]: 1. Die Zuluft wird in jedem Raum dezentral, das heißt über Öffnungen in der Außenfassade, dem Raum zugeführt, bei manchen Gerätetypen wird auch die Abluft über die Außenfassade abgeführt. 2. Die Konditionierung der Zuluft und teilweise auch von Umluft erfolgt ebenfalls dezentral, das heißt an jedem eingesetzten Gerät. Damit unterscheiden sich dezentrale, außenwandintegrierte Lüftungssysteme deutlich von den bisher überwiegend eingesetzten Lüftungs- und Klimatisierungssystemen, siehe Bild 1: von zentralen Lüftungsanlagen, in denen sowohl die Luftzuführung ins Gebäude als auch deren Konditionierung über eine zentrale Anlage erfolgt, von Induktionsgeräten, in denen Frischluft und Umluft zwar dezentral, d.h. raumweise konditioniert wird, die Zuluft aber aus einer zentralen Anlage über Luftkanäle den jeweiligen Geräten zugeführt wird. zentral dezentral Bild 1. Vergleich zentrale und dezentrale Lüftungstechnik.

6 Seite 6 Die in Tabelle 1 genannten Vor- und Nachteile der dezentralen Lüftungstechnik wurde teilweise kontrovers in der Fachpresse diskutiert. Die Argumentation wird basierend auf Laborversuchen und theoretischen Berechnungen geführt. Konkrete wissenschaftliche Untersuchungen wie sich die Geräte in der Betriebspraxis der Gebäude bewähren, existieren nicht. Tabelle 1. Vor- und Nachteile dezentraler Lüftungssystem. Vorteile reduzierte Geschosshöhen, da keine Lüftungskanäle notwendig, Verzicht auf abgehängte Geschossdecken kleinere Technikzentralen geringere Energiekosten flexible Raumnutzung Betrieb nur bei individueller Nutzerpräsenz im jeweiligen Raum Nachteile Vielzahl von Geräten führt mittelfristig zu hohen Wartungskosten Wartung erfolgt im (vermieteten) Raum Be- und Entfeuchtung der Raumluft ist aufwändig Einflüsse von Winddruck und Temperaturen an der Gebäudehülle Nutzereinfluss auf das Raumklima 1.2 Aufgabenstellung und Zielsetzung Ziel des Vorhabens ist die Evaluierung von dezentralen Lüftungsgeräten im Gebäudebetrieb. Dabei sollen Planungs- und Betriebsparameter benannt werden, die für einen zufriedenstellenden Betrieb der Anlagen relevant sind. Schwerpunkt soll die Ermittlung des Energiebedarfs und von Kostenfaktoren sowie die Analyse von komfort-relevanten Kriterien (Luftqualität, Akustik, Bedienung, etc.) sein. Die Untersuchung soll einen Beitrag leisten zur Reduzierung des Energieverbrauchs von Bürogebäuden - bei Einhaltung eines gleichzeitig hohen Nutzerkomforts. Erreicht werden soll dies durch die Identifizierung von wichtigen Planungsgrundsätzen für den optimalen Einsatz von dezentralen Lüftungssystemen. Die Untersuchung soll auch Gebäudesanierungen einschließen, denn die dezentrale Lüftungstechnik kann ein wesentliches Element zukünftiger Sanierungskonzepte für Bürogebäude darstellen. Dabei sollen insbesondere die folgenden Fragestellungen beantwortet werden: Wie bewähren sich außenwandintegrierte Lüftungssysteme hinsichtlich Komfort und Nutzerhandhabung? Wie energieeffizient sind unterschiedliche außenwandintegrierte Lüftungssysteme im Betrieb? (Vergleich miteinander und gegenüber Bürogebäuden mit klassischer zentraler Lüftungstechnik)

7 Seite 7 Welche Investitions- und Betriebskosten entstehen? Wie hoch sind die Wartungs- und Instandhaltungskosten dezentraler Lüftungssysteme? Welchen Einfluss haben außenwandintegrierte Systeme auf die Regen- und Winddichtigkeit der Fassade? Für die Untersuchung der oben genannten Fragestellungen wurde folgende Vorgehensweise festgelegt. 1.3 Umsetzung Das Vorhaben gliedert sich in zwei Phasen mit insgesamt 6 Bearbeitungsschritten. Phase 1: Marktrecherche und Grobanalyse von Objekten Detailanalyse von zwei Objekten Phase 2 (Detailanalyse von acht weiteren Objekten): Bestandsaufnahme der Systemtechnik Kostenanalyse der Gebäude Nutzer- und Betreiberbefragung Energieverbrauchs- und Komfortmessungen

8 Seite 8 2 OBJEKTBESCHREIBUNGEN Nach einer aufwändigen Akquisephase konnten 10 Gebäudebetreiber für eine Teilnahme an der Detailuntersuchung gewonnen werden. Die teilnehmenden Betreiber sind an der systematischen Erfassung des Gebäudebetriebs in Bezug auf Energieverbrauch und thermischen Komfort interessiert. Dabei steht insbesondere der Betrieb der dezentralen Lüftungsgeräte im Zentrum des Interesses. Die Gebäude und deren Energiekonzepte sowie die eingebauten dezentralen Lüftungsgeräte werden auf den folgenden Seiten als Steckbriefe kurz vorgestellt. Die Gebäude werden im Rahmen dieser Untersuchung mit Kennziffern anonymisiert, so dass keine Rückschlüsse aus den Ergebnissen auf die Gebäude gezogen werden können. Alle untersuchten Gebäude sind nach dem Jahr 2000 in Betrieb gegangen. Bis auf eine Ausnahme werden alle Gebäude für den Bürobetrieb genutzt. Die für das Projekt relevante beheizte Netto-Geschossfläche liegt zwischen m² und m². Die Anzahl der Geschosse bewegt sich zwischen drei und sechzehn. Die Analyse der Gebäudefassaden zeigt, dass sich die dezentrale Lüftungstechnik in alle heute üblichen Fassadenbauweisen integrieren lässt. Neben Lochfassaden weisen die Gebäude teilweise geschosshohe Doppelfassaden oder Elementfassaden auf. In einem Gebäude aus dem Jahr 1706 wurden dezentrale Lüftungsgeräte im Rahmen einer Sanierung in die historische Fassade integriert. Betrachtet man die Energiekonzepte der Gebäude, so wird deutlich, dass dezentrale Lüftungsgeräte oftmals in Gebäuden mit schlanker Klima- und Energieversorgungstechnik eingesetzt werden. Besonders häufig ist die Kombination der thermisch flinken dezentralen Lüftungstechnik mit der trägen Betonkerntemperierung. Die Deckung der Lüftungswärmeverluste über die Lüftungsgeräte und die verhältnismäßig guten U-Werte der Fassaden ermöglichen die Deckung des Restheiz- und -kühlbedarfs durch die Betonkerntemperierung mit niedriger flächenbezogener Heiz- und Kühlleistung. Die Betonkerntemperierung wird mit Vorlauftemperaturen nahe der Raumlufttemperatur betrieben, so dass der Einsatz von Umweltenergie ermöglicht wird. Diese wird in Form von Energiepfahlanlagen, Erdwärmesonden, Brunnenwassernutzung oder durch die freie nächtliche Rückkühlung nutzbar gemacht. Die dezentralen Lüftungsgeräte werden in den untersuchten Gebäuden im Unterflur oder Brüstungsbereich eingesetzt. Die Geräte sind entweder reine Zuluftgeräte oder Zu-Abluftgeräte. Bei den reinen Zuluftgeräten (aktiv oder passiv) wird die Abluft über zentrale Abluftanlagen abgesaugt. Häufig wird die Abwärme über eine Abluftwärmepumpe rückgewonnen und der Betonkerntemperierung oder den Geräten zur Verfügung gestellt. Bei den aufwändigeren Zu- /Abluftanlagen lässt sich eine interne Wärmerückgewinnung realisieren. Einige Gerätetypen weisen zudem einen passiven Umluftbetrieb ohne zusätzlichen Ventilator auf, manche haben noch einen zweiten Umluftventilator.

9 Seite 9 Fertigstellung: 2004 Nutzung: Bürogebäude, überwiegend Großraumbüros Gebäudedaten: Brutto Grundfläche: m² Netto Grundfläche: Geschosse: m² (beheizt) UG, EG, 13 OG, DG - Vollverglaste Doppelfassade mit innen liegendem Blendschutz Fassade: - Innenfassade: 3-fach Wärmeschutzverglasung - Außenfassade: 1-fach Verbundsicherheitsglas mit Sonnenschutzbeschichtung - Vorhaltungen für Sonnenschutz in der Doppelfassade vorhanden, Behang nicht eingebaut Heizfall - Bivalente umschaltbare Wärmepumpe (Wärmequelle: Abluft Büros und WCs); Spitzenlast- Gaskessel Energiekonzept: - Beheizung über Betonkerntemperierung Kühlfall - Bivalente umschaltbare Wärmepumpe (Rückkühlung: hybrider Trockenkühler) - Kühlung über Betonkerntemperierung Geräte - aktive Unterflur-Zuluftgeräte Dezentrale Lüftungsgeräte - Zentrale aktive Abluft - 2-Leiterwärmetauscher im Change-Over-Betrieb für Heizung und Kühlung - Zulufttemperatur Heizen: 20 C ; Zulufttemperatur Kühlen: 22 C - konstanter Volumenstrom - Beeinflussung der Raumtemperatur über ein zentrales Bedienfeld pro Geschoss

10 Seite 10 Fertigstellung: 2002 Gebäudedaten: Nutzung: Brutto Grundfläche: m² Bürogebäude, überwiegend Großraumbüros Netto Grundfläche: Geschosse: 5913 m² (beheizt) UG, EG, 4 OG, DG - Lochfassade aus Beton-Sandwichelementen Fassade: - 2-fach Wärmeschutzverglasung - Außen liegende Jalousie Heizfall - monovalente Wärmepumpe (Wärmequelle: Abluft Büros oder Erdsonden) Energiekonzept: - Beheizung über Betonkerntemperierung Kühlfall - Erdsonden (freie Kühlung ohne Kältemaschine) - Kühlung über Betonkerntemperierung Geräte - passive Brüstungs-Zuluftgeräte Dezentrale Lüftungsgeräte - Zentrale aktive Abluft - 2-Leiterwärmetauscher im Change-Over-Betrieb für Heizung und Kühlung - Zulufttemperatur Heizen: 20 C ; Zulufttemperatur Kühlen: 20 C - variabler Volumenstrom (zentral gesteuert) - Beeinflussung der Raumtemperatur über ein Thermostattventil pro Gerät

11 Seite 11 Fertigstellung: 2006 Gebäudedaten: Nutzung: Brutto Grundfläche: m² Bürogebäude, flexible Raumnutzung Netto Grundfläche: Geschosse: m² (beheizt) 4 UG, EG, 6 OG - Elementfassade mit Kastenfenster Fassade: - 2-fach Wärmeschutzverglasung - im Kastenfenster liegende Jalousie Heizfall - zwei umschaltbare Wärmepumpen (Wärmequelle: Brunnenwasser), Fernwärme Energiekonzept: - Beheizung über Betonkerntemperierung, dez. Lüftungsgeräte (Umluftbetrieb) Kühlfall - Brunnen (freie Kühlung), wenn nicht ausreichend: Zuschaltung der umschaltbaren Wärmepumpen - Kühlung über Betonkerntemperierung, dez. Lüftungsgeräte (Umluftbetrieb) Geräte - aktive Brüstungs-Zu-/Abluftgeräte Dezentrale Lüftungsgeräte - Wärmerückgewinnung, 3 Außenluftstufen, 3 Umluftstufen - zentrale Zu-/Abluftanlage für die Kernbereiche der Büros - 4-Leiterwärmetauscher für Heizung und Kühlung - Zulufttemperatur Heizen: gleitend; Zulufttemperatur Kühlen: gleitend - Beeinflussung der Raumtemperatur und Außenluftvolumenstrom über Bediengerät pro Büro

12 Seite 12 Fertigstellung (Sanierung): 2004 Gebäudedaten: Nutzung: Museum Brutto Grundfläche: m² Netto Grundfläche: Geschosse: m² (beheizt) EG, OG, DG - historische Lochfassade Fassade: - historische Fenster, 1-Fachverglasung - innenliegender Blendschutz Heizfall - Fernwärme Energiekonzept: - Beheizung über dez. Lüftungsgeräte (Umluftbetrieb) Kühlfall - Kompressionskältemaschine - Kühlung über dez. Lüftungsgeräte (Umluftbetrieb) Geräte - aktive Brüstungs-Zuluftgeräte - zentrale aktive Abluftanlage - 3 Außenluftstufen: 120 m³/h, 170 m³/h, 220 m³/h, CO 2-abhängig Dezentrale Lüftungsgeräte - integrierte Umluftgeräte zur Heizung, Lüftung, Be- und Entfeuchtung - 3 Umluftstufen: 240 m³/h, 420 m³/h, 630 m³/h - 4-Leiterwärmetauscher für Heizung und Kühlung - Umluft: Zulufttemperatur Heizen: gleitend; Zulufttemperatur Kühlen: gleitend - Außenluft: Zulufttemperatur Heizen und Kühlen: konstant - Raumlufttemperatur und feuchtigkeit werden zentral gesteuert

13 Seite 13 Fertigstellung (Sanierung): 2006 Gebäudedaten: Nutzung: Brutto Grundfläche: m² Bürogebäude, flexible Raumnutzung Netto Grundfläche: Geschosse: m² (beheizt) UG, EG, 2 OG, DG - Bandfassade Fassade: - 2-fach Wärmeschutzverglasung - horizontal drehbar gelagerte Stahlschwerter Heizfall - Werks-Fernwärme Energiekonzept: - Beheizung über Betonkerntemperierung und dez. Lüftungsgeräte (Umluftbetrieb) Kühlfall - Kompressionskältemaschine - Kühlung über Betonkerntemperierung und dez. Lüftungsgeräte (Umluftbetrieb) Außenluftgeräte - aktive Unterflur-Zuluftgeräte - zentrale aktive Abluftanlage - Heizen, Kühlen, Umluft, Befeuchten (nur 3. OG) Dezentrale Lüftungsgeräte - 3 Außenluftstufen (60 m³/h, 90 m³/h, 120 m³/h) - jedes zweite Gerät: Umluftgerät für Heizung, Lüftung und Befeuchtung (nur Dachgeschoss) - 3 Umluftstufen - 4-Leiterwärmetauscher für Heizung und Kühlung - Umluft: Zulufttemperatur Heizen: gleitend; Zulufttemperatur Kühlen: gleitend - Außenluft: Zulufttemperatur Heizen und Kühlen: konstant

14 Seite 14 Fertigstellung: 2000 Gebäudedaten: Nutzung: Brutto Grundfläche: - Bürogebäude, Erdegeschoss: Verkaufsfläche Netto Grundfläche: Geschosse: m² (beheizt) 2 UG, EG, 4 OG, DG - Lochfassade Fassade: - 2-fach Wärmeschutzverglasung - außen liegender Sonnenschutz Heizfall - Fernwärme Energiekonzept: - Beheizung über dez. Lüftungsgeräte (Umluftbetrieb) Kühlfall - Kompressionskältemaschine - Kühlung über dez. Lüftungsgeräte (Umluftbetrieb) Außenluftgeräte - aktive Brüstungs-Zu-/Abluftgeräte Dezentrale Lüftungsgeräte - Heizen, Kühlen - 3 Außenluftstufen - 4-Leiterwärmetauscher für Heizung und Kühlung - Außen- und Umluft: Zulufttemperatur Heizen: gleitend; Zulufttemperatur Kühlen: gleitend - Raumlufttemperatur werden im Automatikmodus zentral gesteuert

15 Seite 15 Fertigstellung: 2006 Gebäudedaten: Nutzung: Brutto Grundfläche: - Bürogebäude Netto Grundfläche: Geschosse: m² (beheizt) UG, EG, 4 OG - Vollverglaste Doppelfassade Fassade: - Innenfassade: 2-fach Wärmeschutzverglasung - Außenfassade: 1-fach Verbundsicherheitsglas - Sonnenschutzjalousie in der Doppelfassade, Blendschutz Heizfall - Wärmepumpe (Wärmequelle: Brunnen) Energiekonzept: - Beheizung über Betonkerntemperierung und dez. Lüftungsgeräte (Umluftbetrieb) Kühlfall - Brunnenwasser - Kühlung über Betonkerntemperierung und dez. Lüftungsgeräte (Umluftbetrieb) - 41 Zuluftgeräte / 24 Umluftgeräte - aktive Unterflur-Zuluftgerät - zentrale aktive Abluft Dezentrale Lüftungsgeräte - Heizen, Kühlen - 3 Außenluftstufen 90 m³/h, 120 m³/h, 150 m³/h - 4-Leiter-Wärmetauscher für Heizung und Kühlung - Umluft: Zulufttemperatur Heizen: gleitend; Zulufttemperatur Kühlen: gleitend - Außenluft: Zulufttemperatur Heizen und Kühlen: konstant - Raumlufttemperatur wird zentral gesteuert und kann im Raum individuell verändert werden.

16 Seite 16 Fertigstellung: 2007 Gebäudedaten: Nutzung: Brutto Grundfläche: - Bürogebäude Netto Grundfläche: Geschosse: m² (beheizt) 3 Untergeschosse, Erdgeschoss, 11 Obergeschosse - Lochfassade Fassade: - 2-fach Wärmeschutzverglasung - Schiebeläden mit Streckmetall Heizfall - Fernwärme Energiekonzept: - Beheizung über dez. Lüftungsgeräte (Umluftbetrieb) Kühlfall - Kältemaschine (freie Kühlung möglich) - Kühlung über dez. Lüftungsgeräte (Umluftbetrieb) Zuluftgeräte / 616 Umluftgeräte - aktive Brüstungs-Zu-/Abluftgerät - Heizen, Kühlen, Wärmerückgewinnung Dezentrale Lüftungsgeräte - 3 Außenluftstufen 90 m³/h, 120 m³/h, 180 m³/h - 4-Leiter-Wärmetauscher für Heizung und Kühlung - Umluft: Zulufttemperatur Heizen: gleitend; Zulufttemperatur Kühlen: gleitend - Außenluft: Zulufttemperatur Heizen und Kühlen: konstant - Raumlufttemperatur wird zentral gesteuert und kann im Raum individuell verändert werden

17 Seite 17 Fertigstellung: 2002 Gebäudedaten: Nutzung: Brutto Grundfläche: - Bürogebäude Netto Grundfläche: Geschosse: m² (beheizt) UG, EG, 4 OG - Vollverglaste Doppelfassade Fassade: - Innenfassade: 2-fach Wärmeschutzverglasung - Außenfassade: 1-fach Verbundsicherheitsglas - Vertikale Sonnen-/Blendschutzlamellen in der Doppelfassade Heizfall - Wärmepumpe (Wärmequelle: Erdsonden und Abluft), Fernwärme Energiekonzept: - Beheizung über Betonkerntemperierung und dez. Lüftungsgeräte (Abluftnachströmung) Kühlfall - Erdsonden - Kühlung über Betonkerntemperierung und dez. Lüftungsgeräte (Abluftnachströmung) - Geräte ( Luftboxen ) mit reiner Nachströmung (keine Ventilatoren), Heiz-/Kühlregister - passives Unterflurgerät (nur Rückschlagklappe) - zentrale aktive Abluft Dezentrale Lüftungsgeräte - Heizen, Kühlen - nur Nachströmung - 2-Leiter-System, gemeinsamer Vorlauf für Betonkernaktivierung und Lüftungsgeräte - Umluft: keine - Außenluft: Zulufttemperatur Heizen und Kühlen: konstant - Raumlufttemperatur wird zentral geregelt

18 Seite 18 Fertigstellung: 2002 Gebäudedaten: Nutzung: Bürogebäude Brutto Grundfläche: m² Netto Grundfläche: m² Geschosse: UG, EG, 3 OG - Vollverglaste Doppelfassade Fassade: - Innenfassade: 2-fach Wärmeschutzverglasung - Außenfassade: 1-fach Verbundsicherheitsglas - Vertikale Sonnen-/Blendschutzlamellen in der Doppelfassade Heizfall - Nahwärme Energiekonzept: - Beheizung über Betonkerntemperierung und dez. Lüftungsgeräte (Abluftnachströmung) Kühlfall - Nahkälte - Kühlung über Betonkerntemperierung und dez. Lüftungsgeräte (Abluftnachströmung) - Geräte ( Luftboxen ) mit reiner Nachströmung (keine Ventilatoren), Heiz-/Kühlregister - passives Unterflurgerät - zentrale aktive Abluft Dezentrale Lüftungsgeräte - Heizen, Kühlen - nur Nachströmung - 2-Leiter-System - Umluft: keine - Außenluft: Zulufttemperatur Heizen und Kühlen: konstant - Raumlufttemperatur wird zentral geregelt

19 Seite 19 3 METHODE 3.1 Einleitung In Phase 1 des Forschungsprojekts wurde zunächst im deutschsprachigen Raum nach Gebäuden mit dezentralen Lüftungsgeräten die nach dem Jahr 2000 in Betrieb gegangen sind, recherchiert. Bei diesen Gebäuden wurde eine Betreiberbefragung durchgeführt (siehe Kapitel 3.2) und den Betreibern die Möglichkeit eröffnet bei der Detailuntersuchung teilzunehmen. Gleichzeitig wurde in zwei Objekten eine Methode zur Evaluierung der Gebäude die in der Detailuntersuchung teilnehmen, entwickelt. Die entwickelte Methodik wird ab Kapitel 3.3 erläutert. 3.2 Betreiberbefragung Im Jahr 2005 und 2006 wurde eine Umfrage unter Betreibern von Gebäuden mit dezentralen Lüftungsgeräten durchgeführt. Ziele der Betreiberbefragung waren: Allgemeine Informationen zu den Gebäuden Integration der dezentralen Lüftungsgeräte in das Gebäude- und Energiekonzept Zuverlässigkeit, Wartung und Betrieb der Geräte aus Betreibersicht Rückkopplung von den Nutzern Es wurde ein standardisierter Fragebogen entwickelt, der an Besitzer und Betreiber von Immobilien mit dezentraler Lüftungstechnik versandt wurde. Aufgrund des geringen Rücklaufs, wurden Termine mit den Betreibern abgesprochen, um die Fragebögen Vorort gemeinsam auszufüllen. Diese Vorgehensweise hat sich bewährt, so dass insgesamt 16 Fragebögen ausgewertet werden konnten. 3.3 Energieeffizienz der Gebäude mit dezentraler Lüftungstechnik Energieverbrauch Gebäude Von den Betreibern der 10 Gebäude in der Detailuntersuchung wurden die Energiekosten- Abrechnungen der Versorger sowie Flächenbilanzen der Gebäude angefordert. Der jährliche

20 Seite 20 Endenergieverbrauch Heizwärme und Strom wurde durch die beheizte Netto-Geschossfläche geteilt um vergleichbare flächenbezogenen Kennwerte zu ermitteln. Diese Kennwerte der Gebäude werden mit den Mittelwerten der Energieverbräuche von vier Studien verglichen. Im Rahmen der Studie EnerKenn [3] wurden 9 Bürogebäude der DB Netz AG untersucht und Energiekennwerte ermittelt. Die Gebäude wurden mit Ausnahme eines teilsanierten Gebäudes zwischen 1995 und 2000 mit Größen zwischen m² und m² BGF errichtet. Eine weitere Studie entstand in der zweiten Hälfte der 90er Jahre in der Schweiz und versucht den Bestand an Bürogebäuden in der Schweiz mittels einer Stichprobe von 100 Gebäuden abzubilden [4]. Erfasst wurden unter anderem die installierte Wärmeleistung und die Jahres- Endenergieverbrauchswerte für Strom und Wärme. Das Energiereferat der Stadt Frankfurt am Main hat in den Jahren 2001 und 2002 eine Untersuchung der Energieeffizienz von 13 Bürogebäuden in Frankfurt durchgeführt [5]. Die Gebäude sind je zur Hälfte vor 1990 errichtet worden bzw. haben eine beheizte BGF (Bezugsfläche) von mehr als m². Außerdem sind die Gebäude überwiegend klimatisiert, vier sind Hochhäuser mit mehr als 60 m Höhe. Das EVA- Projekt [1] untersucht im Rahmen des Forschungsprogramms Energieoptimiertes Bauen (ENOB) des Bundesministeriums für Wirtschaft und Arbeit 19 Bürogebäude hinsichtlich ihrer Energieeffizienz und ihres Nutzerkomforts. Die EVA-Gebäude sind mit wenigen Ausnahmen nicht älter als 10 Jahre. Sie sind damit zwar nicht statistisch repräsentativ, bilden jedoch aussagekräftige Fallstudien für den aktuellen Stand der Technik in Deutschland. Daher werden die Gebäude dieser Studie als Vergleichsreferenz für den Energieverbrauch herangezogen. Für die Darstellung der Gesamtenergieeffizienz der Gebäude wird aus den flächenbezogenen Wärme- und Stromverbrauchswerten der Primärenergieverbrauch berechnet. Dabei werden die zum Zeitpunkt der Erstellung der Studie geltenden Primärenergiefaktoren der EnEV 2007 [6] für Wärme und Strom herangezogen. Für die Wärmeerzeugung wird der Primärenergiefaktor für fossile Brennstoffe (Heizöl, Gas, Steinkohle) von 1,1 und für Strom der Primärenergiefaktor von 2,7 zu Grunde gelegt. Die vorgenannten Faktoren werden unabhängig von der Energieversorgung der Gebäude bzw. der lokalen Primärenergiefaktoren für Strom herangezogen, um die Vergleichbarkeit zwischen den Gebäuden zu wahren Stromverbrauch dezentraler Lüftungsgeräte In den untersuchten Gebäuden wird der Stromverbrauch der dezentralen Lüftungsgeräten nicht explizit über Elektrozähler erfasst. Daher wird die elektrische Aufnahmeleistung einiger exemplarischer Geräte pro Gebäude im Rahmen einer Kurzzeitmessung mit einer Strommesszange ermittelt. Der jährliche Stromverbrauch der Geräte ergibt sich durch die Multiplikation der elektrischen Aufnahmeleistung mit der jährlichen Laufzeit und der Anzahl der Geräte im Gebäude. Das vorgenannte Verfahren kann nur auf Gebäude 201 angewendet werden, da bei diesem Gebäude die Geräte nur eine definierte Lüfterstufe aufweisen. Bei den anderen Gebäuden werden abhängig von der Heiz- und Kühllast drei Lüfterstufen angesteuert,

21 Seite 21 so dass eine Kurzzeitmessung keine zuverlässigen Aussage über die durchschnittliche elektrische Leistungsaufnahme der Geräte liefert. Um dennoch eine Aussage zum Stromverbrauch der Lüftungsgeräte zu bekommen, wird auf der Basis der Herstellerangaben die elektrische Leistungsaufnahme pro Kubikmeter geförderter Luft ermittelt und mit dem entsprechenden Kennwert für zentrale Lüftungsanlagen des Leitfaden elektrische Energie [7] verglichen. Dabei wurden die Werte für eine energieeffiziente Lüftung zugrunde gelegt. Die Druckverluste für das Kanalnetz und das zentrale Lüftungsgerät wurde anhand der Größe des Gebäudes bzw. der Anzahl thermodynamischen Behandlungsstufen abgeschätzt. Für eine zentrale Zu/-Abluftanlage mit Heiz/Kühlregister und Wärmerückgewinnung (WRG) wird ein Druckverlust von 900 Pascal angenommen, hierbei entfallen 500 Pascal auf das Zuluftsystem und der Rest auf die Abluftanlage. Eine zentrale Anlage ohne WRG wird mit 800 Pascal angesetzt, die sich auf das Zuluftsystem (500 Pascal) und die Abluftanlage (300 Pascal) aufteilen. Es wird angenommen, dass alle zentralen Vergleichssysteme mehr als m³/h fördern und es wird der verbesserte Richtwert für den Ventilatorwirkungsgrad von 0,7 angesetzt. Bei einem Objekt wurde eine passive Abluftführung mittels Überströmung realisiert. Daher wird von einem erhöhten Druckverlust von 600 Pascal für das Zuluftsystem ausgegangen. Der Ventilatorwirkungsgrad beträgt in dem Fall 0,6 bei einem Gesamtvolumenstrom von 4900 m³/h. 3.4 Komfort Langzeitmessung Lufttemperatur und feuchtigkeit Für die Langzeitmessung des thermischen Komforts in den Gebäuden werden an bis zu vier repräsentativen Arbeitsplätzen pro Gebäude die Raumlufttemperatur und feuchtigkeit in 110 cm Höhe über einen Zeitraum bis zu einem Jahr gemessen, siehe Bild 2. Bild 2. Langzeitmessung von Lufttemperatur und feuchtigkeit am Arbeitsplatz

22 Seite 22 Die stündlichen Mittelwerte der Raumlufttemperaturen während der Arbeitszeit (Mo. bis Fr. von 8:00 Uhr bis 18:00 Uhr) werden gegenüber der über eine Stunde gemittelten Außenlufttemperatur aufgetragen und hinsichtlich der Grenzen der DIN 1946 [9] ausgewertet, siehe Bild 3. Bild 3. Komfortbewertung nach DIN 1946 T2. Ein weiteres Verfahren die Raumbehaglichkeit darzustellen, sind die Diagramme entsprechend Prof. Dr. F. Pels Leudsen und Dr. H. Freymark [10]. Die Raumtemperaturen werden abhängig von der relativen Luftfeuchte dargestellt und das Raumklima in drei unterschiedliche Zonen einteilt, siehe Bild 4. Luftgeschwindigkeiten. unter 0,20 m/s Luftgeschwindigkeiten. 0,20 bis 0,30 m/s Bild 4. Raumbehaglichkeit nach Leudsen und Freymark (sitzende Beschäftigung).

23 Seite Kurzzeitmessung nach DIN EN ISO 7730 [11] Bei der Bewertung des thermischen Komforts nach DIN 1946 wird die operative Temperatur und relative Luftfeuchtigkeit gemessen, siehe Bild 5. Bild 5. Messaufbau zur Ermittlung des PMV und PPD-Indexes am Arbeitsplatz. Die DIN EN ISO 7730 verfolgt einen ganzheitlicheren Ansatz und berücksichtigt neben den vorgenannten Aspekten auch die Strahlungsasymmetrie, die horizontale Temperaturschichtung und die Zugluft. Zusätzlich wurde der CO 2 -Gehalt der Luft gemessen. Aufgrund des aufwändigen Messaufbaus wurde ein mobiles Gerät für Kurzzeitmessungen an verschiedenen Arbeitsplätzen in den Gebäuden eingesetzt. Da die Zugänglichkeit zu den Gebäuden nicht jederzeit gewährleistet war, mussten die Messungen zu verschiedenen Jahreszeiten durchgeführt werden, was die Vergleichbarkeit der Ergebnisse negativ beeinflusst. Im Rahmen der Ermittlung des PMV-Indexes wird auch die Zugluftwahrscheinlichkeit gemessen. Da die dezentralen Lüftungsgeräte direkten Einfluss auf die Zugluftwahrscheinlichkeit haben, wurde diese explizit ausgewertet. Die Zugluftwahrscheinlichkeit wird mit Hilfe der lokalen Lufttemperatur, mittleren Luftgeschwindigkeit und dem lokalen Turbulenzgrad berechnet Volumenstrom Hauptaufgabe der dezentralen Lüftungsgeräte ist die Gewährleistung eines Außenluftvolumenstroms welcher der Auslegung der Lüftungsplanung entspricht. Bei Geräten mit nur einer

24 Seite 24 Lüfterstufe ist dies in der Regel der hygienisch notwendige Mindestluftwechsel, bei Geräten mit mehreren Stufen wird zusätzlich ein Teil oder die gesamte Heiz- und Kühllast der Räume abgedeckt. Der Volumenstrom wird mittels Kompensationsverfahren gemessen. Der Luftdurchlass wird mit geeigneten Hilfsmitteln (Abdeckhaube, Pappe und Malerkrepp) gegenüber dem Raum abgedichtet und das Volumenstrommessgerät angeschlossen. Bild 6. Volumenstrommessgerät in Messposition. Das Messgerät erzeugt mit Hilfe eines Lüfters einen Luftvolumenstrom und saugt die Zuluft von der Luftaustrittsöffung ab. Mit dem Lüfter wird der Überdruck der Zuluft an der Austrittsstelle gegenüber der Luftaustrittsöffnung des Messgeräts ausgeglichen. Über einen Drehknopf lässt sich der Druckverlust einer eingebauten Blende verändern und der Überdruck wird innerhalb der Messkammer zum Austritt des Messgeräts ausgeglichen. Das Verfahren wird auch als Nullmethode bezeichnet, da zum Zeitpunkt der Messung der Druckunterschied zwischen Messkammer und Austritt des Messgeräts null ist. Dem Drehknopf ist eine Skala hinterlegt, auf der der geförderte Volumenstrom abgelesen werden kann Luftqualität Im direkten Zusammenhang zum geförderten Volumenstrom der Geräte ist die Luftqualität des Raums. Diese wird über die Menge des in der Luft enthaltenen CO 2 definiert. Daher wurde in den Gebäuden im Rahmen einer Kurzzeitmessung der CO 2 -Gehalt gemessen und bewertet. Eine Begrenzung des CO 2 - Gehalts ist in der DIN EN ISO 7730:2003 nicht enthalten. Daher werden die Empfehlungen der DIN EN [13] für die CO 2 -Konzentration oberhalb der Konzentration in der Außenluft übernommen, siehe Tabelle 2.

25 Seite 25 Tabelle 2. Kategorisierung CO 2 nach DIN EN Kategorie Anforderung I Grün 350 ppm II Gelb 500 ppm II I I V Rot Schwarz 800 ppm > 800 ppm Die Messung des CO 2 -Gehalts wurde im Rahmen der Kurzzeitmessung nach DIN EN ISO 7730 durchgeführt, siehe Kapitel Schallemissionen der Geräte am Arbeitsplatz Zentrale Lüftungsgeräte werden üblicherweise entweder in separaten Technikräumen oder auf den Dächern von Gebäuden untergebracht. In beiden Fällen sind die Geräte getrennt von den Räumen die sie versorgen sollen, aufgestellt. Aufgrund der notwendigen Kanallängen ergeben sich zahlreiche Möglichkeiten für die Unterbringung von Schalldämpfern. Bei dezentralen Lüftungsgeräten ist die räumliche Trennung nicht gegeben und in der Regel nur wenig Platz für Schalldämpfer vorhanden. Daher ist ein wichtiger Untersuchungsaspekt die Schallemissionen der Geräte am Arbeitsplatz, siehe Bild 7. Bild 7. Schallmessung am Arbeitsplatz. Es werden mit einem Handschallmessgerät stichprobenartig Messungen an bis zu vier Arbeitsplätzen pro Gebäude durchgeführt. Zunächst werden die Geräte deaktiviert, um den

26 Seite 26 Schalldruckpegel am Arbeitsplatz aufgrund von Schallemissionen in- und außerhalb des Raumes zu messen. Die Geräte werden falls möglich in verschiedenen Lüfterstufen betrieben und jeweils der Schalldruck gemessen. Um den Einfluss des Filters zu ermitteln, werden die Messungen mit gebrauchtem und sauberen Filter durchgeführt. 3.5 Betriebsverhalten der Geräte Um das Betriebsverhalten der Lüftungsgeräte zu ermitteln, wird die Außenlufttemperatur und feuchte, die Ansaug- und Zulufttemperatur sowie die Lufttemperatur und feuchte an mehreren Arbeitsplätzen pro Gebäude über einen längeren Zeitraum gemessen. Zudem werden die Vorund Rücklauftemperaturen an den Wärmetauschern gemessen, wie in Bild 8 beispielhaft für ein Gebäude mit Doppelfassade dargestellt. T amb RH%amb T Zuluft T Arbeitsplatz RH% Arbeitsplatz T DOFA T Ansaug T VL+RL Bild 8. Messung der Temperaturen und Luftfeuchtigkeiten zur Ermittlung des Betriebsverhaltens der Geräte. Es werden folgende Aspekte untersucht: - Abhängigkeit der Vorlauftemperatur von der Außenlufttemperatur - Abhängigkeit der Zulufttemperatur von der Außenlufttemperatur - Vorlauf- und Oberflächentemperatur der Betonkerntemperierung (falls vorhanden)

27 Seite 27 Die oben genannten Aspekte werden in Scatterplots dargestellt, um das Regelverhalten grafisch darzustellen und mit dem Energie- bzw. Regelkonzept zu vergleichen. Weiterhin wurde der Einfluss der Fassade auf die Ansaugtemperatur ermittelt und an jedem Gebäude mindestens an einer Stelle die Ansaugtemperatur gemessen und mit der Außentemperatur verglichen. 3.6 Nutzerumfrage Im Rahmen der Komfortmessungen wird die Raumbehaglichkeit nach objektiven Kriterien beurteilt. Letztlich entscheidend für den Einsatz der dezentralen Lüftungstechnik ist jedoch der subjektive Eindruck der Nutzer von der Raumluftqualität, -temperatur, -feuchtigkeit und Zugluft. Daher wurde in den Gebäuden eine Nutzerbefragung durchgeführt, siehe Anhang 1. Dazu wurden pro Gebäude zwischen 10 und 20 standardisierte und anonymisierte Fragebögen verteilt. Der Fragebogen umfasst 12 Fragen zu folgenden Aspekten: Lufttemperatur Luftfeuchtigkeit Luftqualität Geräuschentwicklung der Geräte Gesamtzufriedenheit mit dem Arbeitsplatz Die Fragebögen wurden statistisch ausgewertet und in Grafiken ausgewertet. 3.7 Investitionskosten Aufgrund der großen Anzahl an kostenintensiven Lüftungsgeräten bei Gebäuden mit dezentraler Lüftungstechnik werden als Gegenargument oftmals die hohen Investitionskosten ins Feld geführt. Daher wurden die Gebäude hinsichtlich der Investitionskosten untersucht und mit Gebäuden mit zentraler Lüftungstechnik verglichen. Es werden die für das Bauwerk wesentlichen Kostengruppen entsprechend Baukostenindex (BKI, [15]) bewertet: 300 Bauwerk Baukonstruktionen 400 Bauwerk Technische Anlagen

28 Seite 28 Im Rahmen der Kostenermittlung sollten auch die Investitionskosten für die Geräte ermittelt werden. Hierzu wären die Ausschreibungsergebnisse erforderlich gewesen, die jedoch bei den untersuchten Gebäuden nicht vorlagen bzw. nicht herausgegeben wurden. Um dennoch eine Übersicht über die Kosten der Geräte zu bekommen wurden die Katalogkosten der Hersteller ermittelt und gegenüber gestellt. Dazu wurde eine Geräteanzahl von mehr als 50 Stück zu Grunde gelegt. 3.8 Flächeneffizienz In der Literatur wird häufig im Rahmen von Berechnungen mit theoretischen Beispielgebäuden die Flächeneffizienz der dezentralen Lüftungstechnik mit zentraler Technik verglichen. Aufgrund der kleineren Technikzentralen und der reduzierten Querschnitte der Steigschächte wird im Allgemeinen von einer höheren Flächeneffizienz der Gebäudekonzepte mit dezentraler Lüftungstechnik ausgegangen. Im Rahmen dieser Studie wird untersucht, ob in der Baupraxis dieser theoretische Vorteil der dezentralen Lüftungstechnik tatsächlich umgesetzt wird. Die Flächeneffizienz der Gebäude wird durch den Quotient aus der Funktionsfläche (FF) und der Hauptnutzfläche (HNF) nach DIN 277 [12] gebildet. Die Kennwerte können teilweise den Aufstellungen der Architekten entnommen werden oder falls diese nicht vorhanden sind aus den Plänen gemessen werden. Laut IFMA [14] und BKI [15] beträgt der die Flächeneffizienz bei Gebäuden mit mittlerer technischer Ausstattung 11,5 % bzw. 10,3 %. 3.9 Geschosshöhenvergleich Bei der Geschosshöhe könnte ein ähnlicher Vorteil der dezentralen Lüftungstechnik erwartet werden wie bei der Flächeneffizienz: Es ist kein Zu- und Abluftkanalsystem notwendig, daher sind weniger große Deckenabhängungen erforderlich und damit niedrigere Geschosshöhen bei gleicher innerer Nutzhöhe möglich. Daher wurde die lichte Raum- und die Geschosshöhe aus den Plänen der Gebäude ermittelt und mit Gebäuden mit zentraler Lüftung verglichen.

29 Seite 29 4 ERGEBNISSE 4.1 Betreiberbefragung Im Jahr 2005 und 2006 wurde eine Betreiberumfrage zu dezentralen Lüftungsgeräten durchgeführt. Ziel der Befragung war die Ermittlung von Daten zu den Gebäuden und deren Energiekonzepte in denen dezentrale Lüftungsgeräte eingebaut sind. Die Art der Fassade hat erheblichen Einfluss auf den Einbauort der Geräte. In Bild 9 sind die Fassadentypen der untersuchten Gebäude dargestellt. Während die Lochfassaden am häufigsten vorkommen, werden die Lüftungsgeräte in den anderen Fassadenarten etwa gleich häufig eingesetzt. Es wird deutlich, dass die Geräte grundsätzlich in jede Fassade eingesetzt werden können Anzahl der Gebäude [-] Vollverglasung Doppelfassade Fensterbänder Kastenfenster Lochfassade Bild 9. Fassadentypen der untersuchten Gebäude. In Bild 10 ist die Auswertung zur Integration der Lüftungsgeräte in das Gebäudekonzept und die Art der Luftkonditionierung dargestellt. Bei vierzehn Gebäuden erfolgt die Zuluftführung über die Außenfassade, bei zwei über die Doppelfassade. Bei sieben Gebäuden wird die Fortluft über die Außenfassade abgeführt, bei acht über eine zentrale Abluftanlage. In über der Hälfte der Gebäude wurde eine Wärmerückgewinnung verwirklicht: In den Geräten von vier Gebäuden ist

30 Seite 30 die Wärmerückgewinnung im Gehäuse integriert und bei fünf Gebäuden erfolgt die Wärmerückgewinnung über eine zentrale Abluftanlage in Verbindung mit einer Wärmepumpe. Bei den untersuchten Gebäuden wurden die dezentralen Lüftungsgeräte oftmals (12 mal) in die Brüstung integriert. Bei fünf Gebäuden wurden die Lüftungsgeräte in im Unterflurbereich und bei einem in die Fassadenelemente integriert über Außenfassade über Zwischenraum in Doppelfassade über zentrale Lüftung über Außenfassade über zentrale Lüftung im dezentralen Lüftungsgerät zentral aus Abluft Unterflur / Doppelboden Brüstung Sturzbereich Wandbereich Heizung Kühlung Anzahl der Gebäude [-] Zuluftführung erfolgt Fortluftführung erfolgt Wärmerückgewinnung Einbausituation der Geräte Art der Luftkonditionierung Bild 10. Integration der Geräte und Art der Luftbehandlung. Bild 11 gibt Auskunft über die Gesamtzufriedenheit der Betreiber mit den Geräten. Es ist allerdings darauf hinzuweisen, dass die Betreiber von zwei Gebäuden an der Befragung nicht teilgenommen haben, weil die Geräte in deren Gebäuden Gegenstand von Gerichtsverfahren sind. Insgesamt ist die Zufriedenheit der Betreiber mit den dezentralen Lüftungsgeräten hoch. Zwölf von sechzehn Betreiber finden die Geräte sehr gut bzw. sind sehr zufrieden damit. Lediglich zwei Betreiber finden den Betrieb der Geräte problematisch, ein Betreiber hält es für eine Fehlentscheidung, dass dezentrale Lüftungsgeräte im Gebäude integriert wurden. Insgesamt gibt es nur wenige bzw. keine Rückmeldungen von den Büronutzern an die Betreiber. Die Beanstandungen betreffen vor allem eine zu hohe Geräuschemission von den Geräten, die Raumlufttemperaturen (zu warm / zu kalt) sowie Zuglufterscheinungen.

31 Seite sehr gut wir sind zufrieden nicht besser oder schlechter als zentrale Lüftung problematisch war eine Fehlentscheidung keine bzw. wenig überwiegend positive überwiegend negative Bedienung Zugprobleme / Luftqualität Geräusche Temperatur (zu warm / zu kalt) Luftfeuchtigkeit Anzahl der Gebäude [-] Wie beurteilen Sie als Betrieber insgesamt die Funktion der dezentralen Lüftungsgeräte? Welche Rückmeldungen erhalten Sie von den Nutzern in den einzelnen Räumen: Beanstandungen betreffen vor allem: Bild 11. Zufriedenheit mit den Geräten. In Bild 12 sind detaillierte Angaben zur Zufriedenheit dargestellt. Die Bedienung der Geräte ist in neun Gebäuden leicht verständlich. Bei einem Gerät ist eine individuelle Bedienung nicht möglich, bei fünf Geräten ist eine Einarbeitung notwendig. In acht Gebäuden funktioniert die Steuerung der Geräte gut und in vier Gebäuden ist keine Steuerung vorhanden. Die Zuverlässigkeit wird im allgemeinen als hoch eingeschätzt. In allen Gebäuden gibt es kaum oder keine Störungen. Der thermische Komfort wird in neun Gebäuden als ähnlich wie in zentral belüfteten Gebäuden beurteilt. In drei Gebäuden wird das Klima als schlechter, in drei Gebäuden wird das Klima als besser empfunden. Es kann davon ausgegangen werden, dass die Nutzer mit dem Raumklima zufrieden sind, wenn die Nutzer die Fenster geschlossen halten. In sieben Gebäuden öffnen die Nutzer die Fenster häufig die Fenster und in sieben Gebäuden eher selten. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, dass die die Zahlen auf den Beobachtungen der Betreibern basieren und keine gesicherte statistische Relevanz haben.

32 Seite leicht verständlich nach Einarbeitung zu kompliziert keine Bedienung funktioniert gut gelegentliche Probleme funktioniert nicht gut nicht vorhanden keine oder kaum seltene Störung häufige Störung schlechter ähnlich besser sonstiges häufig gelegentlich selten Fenster sind nicht zu Anzahl der Gebäude [-] Wie bewerten Sie die Bedienung der Geräte durch die Nutzer? Wie bewerten Sie - falls vorhanden - die zentrale Steuerung der Lüftungsgeräte? Wie ist die Zuverlässigkeit der Geräte? Wie beurteilen Sie den Komfort in den dezentral belüfteten Räumen? Wie häufig haben die Nutzer die Fenster geöffnet? Bild 12. Verschiedene Aspekte zur Zufriedenheit. 4.2 Energieeffizienz Endenergie Wärme In Bild 13 ist der jährliche auf die Netto-Geschossfläche bezogene Wärmeverbrauch der Gebäude mit dezentraler Lüftungstechnik und die Ergebnisse verschiedener Forschungsprojekte (siehe Kapitel 3.3.1) dargestellt. Die in den Studien untersuchten Bürogebäude mit dem niedrigsten Wärmeverbrauch weisen Werte zwischen 25 und 70 kwh/(m² NGF a) (jeweils untere Enden der Balken) auf. Die Gebäude mit dem höchsten Bedarf (obere Enden der Balken) verbrauchen zwischen 167 und 245 kwh/(m² NGF a) Wärme. Der durchschnittliche Heizwärmeverbrauch der Gebäude (mittlere Linie) liegt zwischen 97 und 140 kwh/(m² NGF a). Als Vergleichsreferenz wird der Durchschnittswert der EVA-Studie von 97 kwh/(m² NGF a) herangezogen. Es wird deutlich, dass die Gebäude mit dezentraler Lüftungstechnik einen signifikant niedrigeren Wärmeverbrauch aufweisen, als durchschnittliche Bürogebäude. Der Wärmeverbrauch aller Gebäude mit dezentraler Lüftungstechnik liegt unter dem Durchschnittsverbrauch der EVA- Studie. Bei vier Gebäuden liegt der Wärmeverbrauch sogar um ca. 50 % unter dem Durchschnittswert der EVA-Studie.

33 Seite Nicht vermietet Schweiz (1999) Frankfurt (2002) enerkenn (2004) Jährlicher Endenergiebedarf Wärme [kwh/(m² NGFa] EVA (2006) Heizwärmeverbrauch wird teilweise oder ganz durch elektr. WP gedeckt! Untersuchungen über Bürogebäude Bürogebäude mit dez. Lüftungstechnik Bild 13. Endenergieverbrauch Heizwärme von Bürogebäuden mit dezentraler Lüftungstechnik. Es ist allerdings darauf hinzuweisen, dass bei den Gebäuden 201, 203 und 205 Wärmepumpen zur Bedarfsdeckung eingesetzt werden und diese den Wärmeverbrauch teilweise oder ganz durch elektrischen Strom subsitutieren. Weiterhin ist zu berücksichtigen, dass Gebäude 205 nicht vermietet ist und mit abgesenkter Raumtemperatur und deaktivierten Lüftungsgeräten betrieben wird. Die Vermietung des Gebäudes wird vermutlich trotz der sich dann ergebenden höheren Wärmegewinne zu einem höheren Wärmeverbrauch führen. Grund hierfür ist die höhere Sollraumlufttemperatur und die aktivierten Lüftungsgeräte, welche zu einem höheren Verbrauch führen werden Endenergie Strom In Bild 14 ist der jährliche auf die Netto-Geschossfläche bezogene Stromverbrauch der Gebäude mit dezentraler Lüftungstechnik und die Ergebnisse verschiedener Forschungsprojekte (siehe Kapitel 3.3.1) dargestellt. Die Darstellung der Ergebnisse der Vergleichsstudien orientiert sich an der Darstellung in Kapitel und wird dort erläutert. Der durchschnittliche Stromverbrauch der Gebäude der Studien liegt zwischen 83 und 160 kwh/(m² NGF a). Als Vergleichsreferenz wird der Durchschnittswert der EVA-Studie von 90 kwh/(m² NGF a) herangezogen.

34 Seite Schweiz (1999) Frankfurt (2002) enerkenn (2004) EVA (2006) Jährlicher Endenergiebedarf Strom [kwh/(m² NGFa] Ein Teil des Stromverbrauchs wird zur Beheizung über WP genutzt! Nicht vermietet Untersuchungen über Bürogebäude Bürogebäude mit dez. Lüftungstechnik Bild 14. Endenergieverbrauch Strom von Bürogebäuden mit dezentraler Lüftungstechnik. Beim Stromverbrauch der Gebäude mit dezentraler Lüftungstechnik ist eine Tendenz zu niedrigen Verbräuchen zu verzeichnen. Drei Gebäude verbrauchen mehr Strom als der EVA- Durchschnitt, vier Gebäude verbrauchen weniger Strom. Obwohl Gebäude 205 nicht vermietet ist, weist es einen Stromverbrauch von 20,7 kwh/(m² NGF a) auf. Das Gebäude mit dem höchsten Stromverbrauch wird von einer Versicherung genutzt und beinhaltet ein Rechnerzentrum mit hohem nutzungsspezifischen Stromverbrauch. Bei Gebäude 201, 203 und 205 wird ein Teil des Stromverbrauchs für den Betrieb der Wärmepumpe genutzt, d.h. der Stromverbrauch trägt zur Gebäudeheizung bei. Dies erklärt den verhältnismäßig hohen Stromverbrauch von Gebäude 201, während der Verbrauch von Gebäude 203 trotz Wärmepumpe - erstaunlich gering ist Endenergie Primärenergie Zur Ermittlung der Gesamteffizienz der Gebäude mit dezentraler Lüftungstechnik wurde der Primärenergiekennwert ermittelt und verschiedenen Gebäudestudien gegenüber gestellt. In Bild 15 ist der jährliche auf die Netto-Geschossfläche bezogene Primärenergieverbrauch der Gebäude mit dezentraler Lüftungstechnik und die Ergebnisse verschiedener Forschungsprojekte dargestellt. Die Darstellung der Ergebnisse der Vergleichsstudien orientiert sich an der Darstellung in Kapitel und wird dort erläutert. Der durchschnittliche Primärenergieverbrauch

35 Seite 35 der Gebäude der Studien liegt zwischen 343 und 586 kwh/(m² NGF a). Als Vergleichsreferenz wird der Durchschnittswert der EVA-Studie von 350 kwh/(m² NGF a) herangezogen Nicht vermietet Schweiz (1999) Frankfurt (2002) enerkenn (2004) EVA (2006) Jährlicher Endenergiebedarf Wärme [kwh/(m² NGFa] Untersuchungen über Bürogebäude Bürogebäude mit dez. Lüftungstechnik Bild 15. Primärenergieverbrauch von Bürogebäuden mit dezentraler Lüftungstechnik. Das Gebäude 204 mit dem höchsten Primärenergieverbrauch der DeAL-Studie liegt mit 458 kwh/(m² NGF a) über dem Durchschnittswert der EVA-Studie, aber unter dem Gebäude mit dem höchsten Verbrauch der EVA-Studie. Gebäude 201 weist den Durchschnittswert der EVA- Studie auf, alle anderen liegen darunter. Die Gesamtenergieeffizienz bzw. der Primärenergieverbrauch eines Gebäudes hängt vom Gebäude- und Energiekonzept sowie der Nutzung ab. Eindeutige Rückschlüsse vom Einsatz dezentraler Lüftungstechnik auf den Primärenergieverbrauch können daher nur eingeschränkt gezogen werden. Es hat sich aber gezeigt, dass dezentrale Lüftungstechnik als integraler Bestandteil eines Niedrigenergiekonzepts zu einem niedrigen Primärenergieverbrauch und höherer Energieeffizienz führt als bei durchschnittlichen Bürogebäuden im deutschsprachigen Raum.

36 Seite Stromverbrauch der dezentralen Lüftungsgeräte im Vergleich zur zentralen Lüftung In Bild 16 wird die auf den Volumenstrom bezogene elektrische Leistungsaufnahme der dezentralen Lüftungsgeräte mit den entsprechenden Werten für zentrale Lüftungsgeräte vergleichend dargestellt. Auf den Volumenstrom bezogene ele. Leistung [W/(m³/h)] sauberer Filter verschmutzer Filter Leitfaden elektr. Energie Herstellerangaben Leitfaden elektr. Energie Herstellerangaben Leitfaden elektr. Energie BOLKA II Leitfaden elektr. Energie Herstellerangaben Leitfaden elektrische Energie Messung Herstellerangaben Leitfaden elektr. Energie Herstellerangaben Leitfaden elektr. Energie dezentrale Zuluft dezentrale Zuluft dezentrale Zuund Abluft dezentrale Zuluft dezentrale Zuluft dezentrale Zuund Abluft zentrale Abluft mit WRG zentrale Abluft mit WRG zentrale Abluft zentrale Abluft mit WRG Bild 16. Vergleich der auf den Volumenstrom bezogenen elektrischen Leistungsaufnahme der dezentralen Lüftungsgeräte im Vergleich zu zentraler Lüftungstechnik. Bei Gebäude 201 konnte die elektrische Leistungsaufnahme der Geräte für den Fall mit sauberen Filtern und den Fall gebrauchte Filter (9 Monate) gemessen werden. Beim Vergleich der elektrischen Aufnahmeleistung mit den Angaben aus dem LEE wird deutlich, dass die Aufnahmeleistung in beiden Fällen erheblich über den Angaben des LEE liegt. Dies ist auf einen Defekt der Lüfter und auf einen zu hohen geförderten Volumenstrom zurückzuführen (siehe Kapitel Bei den Gebäude 202, 205, 206, 008 und 207 entspricht die Aufnahmeleistung in etwa dem entsprechenden Wert des LEE bzw. wird erheblich unterschritten (Gebäude 205, 207). Die ineffizienteren kleinen dezentralen Ventilatoren und der damit verbundene kleinere Wirkungsgrad wird durch die kürzeren Leitungswege und somit geringeren Druckverluste bei dezentralen Systemen kompensiert.