A b w ä rme der Technikräume zur Beheizung der G ro ß r a u m b ü ros?

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1 A b w ä rme der Technikräume zur Beheizung der G ro ß r a u m b ü ros? DAIKIN Regionalleiter Michael Frenzel und Johannes Hannemann, Vo r- stand der CLIMAT E C H AG, Cunn e r s d o rf Bei der neuen Te l e k o m - Ve rwaltung haben wir mit D A I K I N / V RV H E AT R E C O V E RY u n d D A I K I N / H RV / VAM g e a n t w o rt e t. DAIKIN/VRV Spezial-Info n12 für Planer und A rc h i t e k t e

2 DAIKIN/VRV in Chemnitz qm Telekom kühlen und heizen das braucht intelligente Klimatechnik: DAIKIN. Technik-Abwärme zur Beheizung der Großraumbüros? DAIKIN macht s möglich. Stichwort Intelligente Klimatechnik : In der neuen Kauffahrtei 2000 in Chemnitz kühlt DAIKIN/VRV Call-Center und Großraumbüros der Telekom AG und heizt qm mit der Abwärme der Technikräume. Alle Wetter! Kompetente DAIKIN/VRV-Informationen und individuelle Beratung bekommen Sie von unseren rund 70 hochqualifizierten Klima-Fachpartner-Betrieben in Deutschland. DAIKIN. Klima vom Besten. Näheres unter / Fax / DAIKIN AIRCONDITIONING GERMANY GmbH Unterhaching

3 Umnutzung eines Handelszentrums Nutzung eines dezentral arbeitenden Direktverdampfungssystemes Unter dem Motto Alter Handelsplatz neu belebt entstand innerhalb kürzester Zeit aus dem denkmalgeschützten alten Handelszentrum eine hochmoderne Büroanlage mit einer vermietbaren Fläche im Hauptkomplex von ca m 2. Rund m 2 wurden in eben diesen Hauptkomplex von der Deutschen Telekom angemietet, die in diesen Räumen ein Informationszentrum einrichtete. Michael Frenzel Daikin Airconditioning Germany GmbH, Leipzig Aufgabenstellung Vom Mieter Deutsche Telekom wurde durch die zu erwartende hohe innere Last (PC Arbeitsplätze im Callzentrum) eine Kühlung der Räumlichkeiten gewünscht. Hierbei sollten nach Möglichkeit, ihre angemieteten Flächen nach den neuesten Standards in der Raumlufttechnik gestaltet werden. Eine Vielzahl von Faktoren beeinflussten die Entscheidung zum Einsatz des Daikin Hi-VRV Systems. Die wichtigsten technischen Forderungen der Deutschen Telekom waren. a ) Sicherstellung des ganzjährigen Kühlbetriebs von 13 z.t. innen liegenden T e c h n i k r ä u m e n, b ) Kühlung der Bürobereiche bzw. der Callbereiche im Sommer, c ) Heizung der selben Bereiche im Winter als Unterstützung einer älteren G r u n d l a s t h e i z u n g, d ) Be- und Entlüftung der Bürobereiche um den hygienischen Luftwechsel gerecht zu werden. e ) Einbindung der Klimatechnik in eine GLT-Anlage. Das gewählte System Das eingesetzte Daikin Hi-VRV Systems (Bild 2) vereinigt alle geforderten Komponenten in sich. Bild 1: Grundriss 4. Obergeschoss, Maßstab 1 : 1000 B a u h e r r : Ko n s u m g e n o s s e n s c h a f t A r c h i t e k t u r b ü r o : Planungsbüro Dr. A r n o l d, Chemnitz P r o j e k t l e i t u n g : D e Te I m m o Planung Haustechnik: I n g. Büro Heß und Pa r t n e r, Chemnitz Ausführung Klimatechnik: Climatech AG, Cunnersdorf b. L e i p z i g Auslegung der Systemko m p o n e n t e n : Daikin Airconditioning GmbH, Michael Fr e n z e l, Leipzig Baudaten TAB 7/

4 Mit diesem System liegt nicht nur eine Teilklimatisierung in den Bereichen Kühlen, Heizen Be- und Entlüften vor, sondern es besteht ebenfalls die Möglichkeit anfallende Wärme, z.b. die Wärme aus den Technikräumen innerhalb des Systems und damit im Gebäude zu verschieben. Betrachtet man die Grafik im Bild 3, so ist dort klar zu erkennen, dass der Anteil der Räume mit stetig anfallender Wärme sehr hoch ist. Bei diesen Räumen handelt es sich ausschließlich um Technikräume, die ganzjährig einen hohen Kühlbedarf haben. Die rot gekennzeichneten Raumflächen haben einen jahreszeitlich bedingten wechselnden Anfall an Wärme und Kälte. Im Sommer ist die Aufgabe einer Teilklimaanlage dann natürlich klar definiert und heißt Kühlung. In den Übergangsmonaten und natürlich im Winter muss die installierte Anlage verschiedenen Anforderungen gerecht werden. Bisher kann enstehende Wärme in Gebäuden durch Lüftungsanlagen (Rotationswärmeübertrager, Kreuzsstromwarmeübertrager) übertragen werden. Mit dem Daikin Hi VRV System ist es möglich die anfallende Energie (Wärme) aus den Technikräumen direkt, ohne Umwege innerhalb des Systems an den Ort zu transportieren, der diese Wärme auch benötigt. Das Kältemittel, welches im Verdampfer die Energie aufnimmt, transportiert diese nicht wie gewöhnlich zum Kondensator des Außengerätes. Vielmehr wird das überhitzte Kältemittel zuzüglich der Verdichtungsenergie zum Heizen der steuern Klimaanlagensystem HI - VRV lüften kühlen heizen lüften steuern, überwachen, verwalten Aufteilung der zu klimatisierten Fläche - mit Wärmerückgewinnung Räume benutzt, die einen Wärmebedarf haben. Bei einem ausgewogenen Verhältnis zwischen kühlen und heizen, d.h. Innengeräte eines Systems haben eine gleichzeitige hohe Anforderung von Heizleistung und Kühlleistung, gibt das System keine Energie in Form von Wärme an die Umgebung ab. Wird hingegen von dem gesamten System nur Wärme gefordert, arbeitet das System als Luft-Luft-Wärmepumpe. Im Kühlfall funktioniert es explizit als Kühlsystem. Verschiedene Varianten sind im Bild 5 dargestellt. Für den beschriebenen Fall stehen in der Heizperiode ca. 60 kw abzuführende Wärme zur Verfügung, um Räume innerhalb des Systems zu beheizen. Dies ist eine hervorragende Variante ein Gebäude ohne Verluste in der Übertragung der Energie kostengünstig zu heizen. Direktverdampfung VRV Direktverdampfung VRV dezentrales Lüftungsgerät HRV D - BACS System - Technikräume mit stetigem Wärmeanfall EG 1.OG 2.OG 3.OG 255 m 2 30 m 2 12 m 2 54 m m m 2 36 m 2 17 m 2 5 m 2 62 m m 2 23 m 2 13 m m m m 2 12 m 2 17 m m m m m 2 12 m 2 80 m 2 12 m 2 18 m m m m m m 2 15 m 2 Bild 2: Das Daikin Hi-VRV System Bild 3: Darstellung der zu klimatisierenden Fläche nach Bedarfsart Die Außengeräte als Kondensatoreinheiten Durch die baulichen und vor allem architektonischen Gegebenheiten war eine Aufstellung der Kondensationseinheiten im Freien nicht möglich. Es musste ein Weg gefunden werden, diese Einheiten innerhalb des Gebäudes zu platzieren. Die Fortluft wird über die Lüftungskanäle nach außen geblasen. Die Zuluft wird von der Maschine frei über ein mit Wetterschutzgittern verhängtes Fenster angesaugt. Probleme mit einer hohen Schallemission gibt es nicht. Bei der im Bild 6 dargestellten Maschine handelt es sich um die Type REY 30 K, die mit rund 90 kw Kälteleistung größte Kondensatoreinheit des Systems. Ty p Q 0 in kw Q H in kw A u f s t e l l f l ä c h e Gewicht in A n z a h l S c h a l l e m i s s i o n in m 2 k g m a x. gemessen im a n s c h l i e ß - S c h a l l t o t e n ra u m b a re n als Schalldruckpegel I n n e n g e r ä t e Bild 4: Der Eingangsbereich des Handelszentrums REY 30 K 86, 4 94, dba REY 26 K 74, 8 81, dba REY 20 K 57, 6 63, dba Tabelle 1: Technische Daten der verwendeten Außengeräte 36 TAB 7/

5 Die Innengeräte als Verdampfer oder Kondensator Um den unterschiedlichen Anforderungen an die Leistungen und der speziellen Raumgestaltung in jeden Fall gerecht zu werden, wurden Innengeräte unterschiedlicher Bauart und Leistung verwendet. In Tabelle 2 sind die Leistungen dieser Innengeräte zusammengefasst. Alle Innengeräte haben eine PID-Regelung, die das Gerät in die Lage versetzt, auf die im Laufe des Jahres auftretenden Leistungsschwankungen punktgenau zu reagieren. Ein elektronisches Expansionsvenil kann über eine Schrittweite von 2000 Schritten die Überhitzung am Verdampferausgang auf 7 K genau reg e l n. Der Lüftungsbaustein Mit einem normalen Lüftungssystem wird natürlich über vorkonditionierte Luft auch Wärme und Kälte im Gebäude verteilt, nur stellen sich hier oft bauliche Probleme, wie z.b. die Unterbringung des Kanalnetzes ein. Abgesehen vom energetischen Verlust, der beim Transport von Luft auftritt und der geringeren Fähigkeit Energie aufzunehmen (für das Kältemittel wird mit einem c p -Wert von 4,17 kj/kgk, und für Luft mit einem c p -Wert von 2,0 kj/kgk gerechnet), darf ein Vorteil natürlich nicht übersehen werden. Der angestrebte hygienische Luftwechsel erfolgt bei richtiger Auslegung immer! Mit dem Daikin Hi VRV System werden nicht nur die Probleme der Kühlung und Heizung betrachtet, sondern es steht auch ein Baustein zur Lüftung zur Verfügung. Dieser Baustein passt sich natürlich den dezentralen Grundgedanken des Systems an, und er wird auch als solcher bei der vorliegenden Projektstudie betrachtet. Bei diesen Baustein handelt es sich um einen Kreuzstromwärmeübetrager, der sich nahtlos in die Kommunikation des gesamten Systems einpasst. Er hat die Fähigkeit außer sensibler Wärme auch latente Anteile zu übertragen. Durch ein spezielles Material wird es der Luftfeuchtigkeit möglich gemacht, zwischen den Luftströmen durchzudiffundieren. In der Tabelle 3 sind die Kreuzstromwärmeübertrager HRV (Heat Reclaim Ventilation) mit ihren technischen Bezugspunkten dargestellt. Bild 5: Darstellung der Wärmeverschiebung im 3-Leitersystem TAB 7/

6 Innenaggregat HRV Aggregat Fernsteuerung fur HRV Aggregat Fernsteuerung fur Innenaggregat Innenaggregat HRV Aggregat Fernsteuerung fur HRV Aggregat Fernsteuerung fur Innenaggregat Bild 6: HRV-Gerät und Inneneinheit: regelungstechnisch verbunden (oben) sowie regelungs- und lüftungstechnisch verbunden (unten) Bild 7: HRV-Gerät im eingebauten Zustand Der Einsatz der Kreuzstromwärmeübetrager kann in verschiedenen Formen innerhalb des Systems erfolgen. Bild 6 zeigt zwei Kombinationsmöglichkeiten des Lüftungssystems HRV mit dem Innengeräten des VRV Systems. Im Bild 7 sieht man realisierte Möglichkeiten aus dem besprochenen Objekt. Dabei ist hier der dezentrale Gedanke noch einmal deutlich hervorzuheben. Das Lüftungsgerät ist nicht als Zentral- Ty p B e z e i c h n u n g Q 0 in kw Q H in kw F X YA 25 K Wa n d g e r ä t 2, 8 3, 2 F X YA 32 K 3, 6 4, 0 F X YA 40 K 4, 5 5, 0 F X YS 63 K Kanalanschlussgerät mit einer 7, 1 8, 0 F X YS 80 K externen Pressung von max. 9, 0 10, 0 F X YS 100K 150 Pa 11, 2 12, 5 F X YS 125 K 14, 0 16, 0 FXYM 100 K Kanalanschlussgerät mit einer 11, 2 12, 5 externen Pressung von max. 200 Pa FXYF 32 K Kassettengerät 4 seitig 3, 6 4, 0 FXYF 40 K a u s b l a s e n d 4, 5 5, 0 FXYF 50 K 5, 6 6, 3 gerät irgendwo im Gebäude untergebracht, sondern es sind viele einzelne Geräte dezentral im Gebäude platziert, und zwar an den Stellen, an denen wirklich ein hygienischer Luftwechsel stattfinden soll. Das D-BACS-System Um den Betreiber solcher dezentral aufgebauten Klimaanlagensystemen eine Möglichkeit zu geben zentral oder per Fernüberwachung in die Anlage einzugreifen verwendet man das D-BACS System. Dieses ist ein Baustein aus dem Daikin Hi VRV (siehe auch Bild 2). Tabelle 2: Innengeräte Über den schon vorhandenen Gerätebus, bei den alle Innengeräte mit dem dazugehörigen Außengerät und alle Außengeräte untereinander über eine parallel zu den Rohrleitungen verlegten zweiadrigen Kabel kommunizieren, kann an einer geeigneten Stelle das D-BACS System angeschlossen werden. Damit erschließen sich dem Nutzer verschiedene M ö g l i c h k e i t e n : Energiekostenabrechnung jedes einzelnen Innengerätes, Nachweissystem über Temperaturverläufe in sensiblen Räumen, Übersicht über die Aufteilung der Anlage logisch oder physisch, Startzeit Optimierungen N a c h t a b s e n k u n g, gleitende Raumtemperaturen, Sequenzstart/ Lastabwurf Eingabe von Timern, Vorgabe von Mindest- oder Höchsttemperaturen u.s.w. Diese Möglichkeiten können auch von einer Gebäudeleittechnik als Aufgabe verstanden werden. Vom Auftraggeber und Nutzer Deutsche Telekom wurde eine Integration in H RV Gerät Te m p e ra t u r- E n t h a l p i e w e c h s e l - E n t h a l p i e w e c h s e l - A b m e s s u n g Gewicht in kg S c h a l l - w e c h s e l - quotient in % quotient in % (HxBxT) in mm d r u c k p e g e l quotient in % ( K ü h l e n ) ( h e i z e n ) in db(a) min / max min / max min / max min / max VAM / / 65,5 62 / 68,5 310 / 908 / / 34 VAM / / / / 1120 / / 36 VAM / / / / 1120 / / 37 VAM / / / / 1630 / / 40 Tabelle 3: Technische Daten der Kreuzstrom-Wärmeübertrager 38 TAB 7/

7 max Inneneinheiten bei voller Ausbaustufe Inneneinheit Inneneinheit Inneneinheit Kommunikationsverdrahtung 2 x 0,75 mm 2 LICY max. 64 Außeneinheiten bei voller Ausbaustufe Außeneinheit als Kondensatoreinheit Außeneinheit als Kondensatoreinheit Computer mit Datenstation Betriebssystem Windows NT zur Bearbeitung und Weiterleitung der Anlagendaten Modem oder Direktverbindung Modem oder Direktverbindung Watchdog Remdacms BMS via Modbus Bild 8: schematische Darstellung von Verdrahtung und Anschlussmöglichkeiten die zentrale Leittechnik, die von Siemens Landis Steafa umgesetzt wurden, gefordert. Mehrere Schnittstellen sind im D-BACS integriert. Erfahrungen bestehen mit Modbusschnittstellen, BMS-API Interface. Aber auch eine Einbindung in EIB und den LON Bus stellen keine Probleme dar. Im Bild 8 ist ein prinzipielles Schema einer D-BACS Anlage abgebildet. Man kann auf dem Bild verschiedene Funktionen wie Watchdog, Remdacms und BMS erkennen. Mit dem Watchdog kann die Klimaanlage allgemein oder bei speziellen Störungen bzw. Ereignissen via Modem einen anderen Computer anrufen und diesem das Problem oder ein bestimmtes Ereignis (auch Brandmeldung) übermitt e l n. Mit dem Remdacms (Remote Daikin Control and Management System), kann von jedem beliebigen Computer auf unserem Erdball auf diese Anlage zugegriffen werden. Voraussetzung dafür sind natürlich die entsprechende Software, ein Modem und die notwendigen Passwörter, mit der die Anlage vor fremden Zugriff geschützt ist. Mit der Schnittstelle BMS ist die Anbindung an ein Gebäudemanagementsystem gemeint. In diesen hier vorliegenden konkreten Fall wurde eine Verbindung mit der übergeordneten GLT mittels einer Modbusschnittstelle geschaffen. Ø 200 Bild 9: Bauteilzeichnung, Planausschnitt, Maßstab 1 : 250 Fazit Mit dem Daikin Hi-VRV System ist es gelungen eine Reihe von Baugruppen der Klima- und Gebäudetechnik zu einem Wirkkreis zusammenzuschließen. Bild 9 zeigt in einer Bauteilzeichnung einen das Zusammenwirken der Komponenten Kühlen/Heizen/Lüften. Es werden drei von vier Forderungen an eine Klimaanlage erfüllt, nämlich die Kühlung, die Heizung und die Be- und Entlüftung. Eine Entfeuchtung findet während des Kühlvorgangs ungeregelt s t a t t. Prinzipiell ist der kostengünstigere dezentrale Aufbau mit seinen weiten Verzweigungsmöglichkeiten innerhalb eines Gebäudes das markante Merkmal des Systems. Es ist nicht notwendig über den Platzbedarf einer Technikzentrale innerhalb des Gebäudes nachzudenken, stattdessen können diese Räume vom Investor ebenfalls vermietet werden TAB 7/

8 DAIKIN AIRCONDITIONING GERMANY GmbH Inselkammerstraße 2 Telefon: 0 89 / Unterh a c h i n g Telefax: 0 89 / Internet: Ihre Ansprechpartner bei DAIKIN: Inselkammerstraße 2 Te l e f o n : 0 89 / B ü ro München Unterh a c h i n g Te c h n i k : 0 89 / Telefax: 0 89 / A u ß e n d i e n s t M 1 P L Z Matthias Buchner A u t o : / U n t e rgasse 4 Telefon: / Obersöchering Te l e f a x : / M 2 P L Z Klaus Ta d a j e w s k i A u t o : / Inselkammerstraße 2 Te l e f o n : 0 89 / Unterh a c h i n g Telefax: 0 89 / M 3 P L Z Kai-Uwe Sörg e l Auto: / B e b e l s t r. 12 Telefon: / Nürn b e rg Te l e f a x : / Fanny-Zobel-Straße 11 Te l e f o n : 0 30 / B ü ro Berlin Berlin Te c h n i k : 0 30 / Te l e f a x : 0 30 / A u ß e n d i e n s t B 1 P L Z Angelika Schröer Auto: / F a n n y - Z o b e l - S t r. 11 Telefon: 0 30 / Berlin Te l e f a x : 0 30 / B 2 P L Z Thomas Liers A u t o : / Am Kleinen Weg 3 Te l e f o n : / Röhrsdorf Te l e f a x : / Ly renstraße 13 Telefon: / B ü ro Düsseldorf Bochum Te c h n i k : / Te l e f a x : / A u ß e n d i e n s t H 1 P L Z Gunther Gamst A u t o : / Weddeln 9 Telefon: / Bosau-Quisdorf Telefax: / H 2 P L Z Gunther Gamst A u t o : / Weddeln 9 Telefon: / Bosau-Quisdorf Te l e f a x : / D 1 P L Z M a n f red Arn t z A u t o : / Lüttgefeld 18 Te l e f o n : / Scherm b e c k Te l e f a x : / D 2 P L Z Guido Dre s c h e r A u t o : / Ly re n s t r. 13 Te l e f o n : / Bochum Te l e f a x : / Saaläckerstraße 8 Telefon: / B ü ro Frankfurt Kleinostheim Te c h n i k : / Te l e f a x : / A u ß e n d i e n s t F 1 P L Z Thorsten Becker A u t o : / Frankenstraße 28 Te l e f o n : / Dillenburg Te l e f a x : / F 2 P L Z Jochen Eisenhofer A u t o : / Va l e n t i n i a n s t r. 24 Te l e f o n : / Ladenburg Te l e f a x : /

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