Nachhaltige Komponenten und Systeme

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1 Nachhaltige Komponenten und Systeme der Raumluft- und Klimatechnik für nachhaltig gebaute und erneuerte Gebäude AHK Seminar Exportinitiative Energieeffizienz am in Budapest Dipl.-Ing (FH) Steffen Borbély Rechte allein bei LTG Nachhaltige Komponenten und Systeme CI/CVRA Dr. Roth/Bob 1

2 Inhalt Die Nachhaltiges Bauen Nachhaltige Gebäudetechnik Nachhaltige Raumlufttechnischen Systeme und Komponenten Beispiele für nachhaltige Produkte der u.a. LTG Induktionssysteme LTG Luftdurchlass-Systeme LTG Dezentrale Lüftungssysteme Zusammenfassung Rechte allein bei LTG Nachhaltige Komponenten und Systeme CI/CVRA Dr. Roth/Bob 2

3 Das Unternehmen Von den Urvätern der Luft- und Klimatechnik vor über 80 Jahren gegründet, ist die LTG Aktiengesellschaft bis heute dem Markt mit richtungsweisenden Innovationen immer wieder voraus. Ob Spacelab oder Cheopspyramide, Bürogebäude oder Produktionsprozess in verschiedensten Industriezweigen: Wenn es darum geht, mit Luft Verbesserungen für Menschen und Produkte zu erzielen, schafft die Lösungen, die begeistern. in Stuttgart Die LTG entwickelte das Luftführungskonzept der Cheobspyramide Entwicklungszentrum in Stuttgart Produktion in Weil der Stadt Grenzstraße7, D Stuttgart Tel: +49 (711) Fax: +49 (711) Internet: Vorsitzender des Aufsichtsrats: Dr. Franz Wimpffen Vorstand: Dr.-Ing. Gerd Schaal (Vorsitzender), Dipl.-Ing. Rolf-Herbert Fichter USt-/VAT-/TVA-/IVA-Id: DE Handelsregister: Amtsgericht Stuttgart Nr. HRB LTG Incorporated 105 Corporate Drive, Suite E, Spartanburg, SC 29303, USA Tel: +1 (864) Fax: +1 (864) Internet: LTG S.r.l. con socio unico Via G. Leopardi, 10 I Melzo, Italia Tel.: +39 (02) Fax: +39 (02) ltg@ltgsrl.191.it Internet:: Rechte allein bei LTG Nachhaltige Komponenten und Systeme CI/CVRA Dr. Roth/Bob 3

4 Geschäftsbereiche Produkte und Systeme für die Raumlufttechnik Luft-Wasser-Systeme Luftdurchlass-Systeme Luftverteil-Systeme Produkte und Systeme für die Prozessluft Prozeßluft Ventilatoren Filtersysteme Befeuchtungssysteme Ingenieur Dienstleistung Computersimulationen Modellversuche Rechte allein bei LTG Nachhaltige Komponenten und Systeme CI/CVRA Dr. Roth/Bob 4

5 LTG Eine Innovationsgeschichte 1919: Dr. Albert Klein Mitarbeiter von Dr. Willis Carrier, USA 1. Patentanmeldung für ein Induktionssystem 1924: Gründung der LTG als erste Fachfirma für Luft- und Klimatechnik in Europa durch Dr. Albert Klein. Seit Ende der 60er Jahre ist die LTG mit einem selbständigen Zweig im Bereich Lufttechnische Komponenten aktiv, u.a. viele Patente, Innovationen: 1930: Regelung von Luftvolumenströmen 1968: LTG Induktionsgeräte Klimavent 1972: LTG Schlitzauslass Coandatrol 1994: LTG Kühlfächer 1999: Sachgründung aus der LTG Lufttechnische Komponenten GmbH und der LTG Air Engineering Products GmbH beide 100% Töchter der LTG Holding GmbH, vormals LTG Lufttechnische GmbH. Rechte allein bei LTG Nachhaltige Komponenten und Systeme CI/CVRA Dr. Roth/Bob 5

6 Was ist Nachhaltiges Bauen? Beim Nachhaltigen Bauen sind 1. ökologische, 2. ökonomische, 3. und soziale, gesundheitliche Grundsätze gleichberechtigt umsetzen damit nachfolgende Generationen die Gebäude noch wirtschaftlich nutzen können von guter Baukultur und Standortqualität profitieren und eine intakte natürliche Umgebung schätzen und erhalten können Quelle: Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS) und der Deutschen Gesellschaft für nachhaltiges Bauen e.v. (DGNB) Rechte allein bei LTG Nachhaltige Komponenten und Systeme CI/CVRA Dr. Roth/Bob 6

7 Nachhaltige Gebäudetechnik Ökologische Grundsätze, Kriterien Flächenverbrauch, Zersiedelung Einsatz von Primärenergie Ressourcenverbrauch Umweltbelastung Ökonomische Grundsätze, Kriterien Planungsqualität Nutzungskosten Lebenszykluskosten Wertstabilität, Produktqualität Soziale, gesundheitliche Grundsätze, Kriterien thermischer Komfort Innenraum-Luftqualität akustischer Komfort visueller Komfort, Tageslichtnutzung Einflussnahme durch Nutzer sozial Rechte allein bei LTG Nachhaltige Komponenten und Systeme CI/CVRA Dr. Roth/Bob 7

8 Nachhaltige Komponenten und Systeme Ökologische Systeme der Raumluft- und Klimatechnik Heizen und Kühlen mit Wasser als Energieträger Einsatz von erneuerbarer Energie Nutzung freie Lüftung, freie Kühlung Heizen mit niedrigen Vorlauftemperaturen (30 45 C) Kühlen mit hohen Vorlauftemperaturen (14 16 C) Nutzungsabhängige Betriebsweise maschinelle Lüftung mit 100% Außenluft belegungsabhängige Temperatursollwerte niedriger Ressourcenverbrauch langlebige, qualitativ hochwertige Produkte geringer Energiebedarf an nicht erneuerbarer Energie sozial Hochinduktive Luftdurchlass-Systeme z.b. Nutzung für freie Kühlung Effiziente Luftverteil-Systeme z.b. hochgenaue Messung bei geringen Luftmengen Dezentrale Luft-Wasser-Systeme z.b. bedarfsgerechte Klimatisierung Rechte allein bei LTG Nachhaltige Komponenten und Systeme CI/CVRA Dr. Roth/Bob 8

9 Nachhaltige Komponenten und Systeme Ökonomische Systeme der Raumluft- und Klimatechnik Auswahl und Auslegung bedarfsgerechte System- u. Produktauswahl Dokumentation Anlagenqualität (Energiepass, Vorzertifizierung) Auslegungsbereich, Flexibilität, Betriebsweise Produktqualität niedrige Anlagen-Herstellungskosten Verkaufspreis der Komponenten Montage Inbetriebnahme niedrige Betriebskosten Energie Wartung, Instandsetzung Nachrüstung, Ersatz sozial Hochinduktive Luftdurchlass-Systeme z.b. Nutzung für freie Kühlung Effiziente Luftverteil-Systeme z.b. hochgenaue Messung bei niedrigen Luftgeschwindigkeiten Effiziente Luft-Wasser-Systeme z.b. bedarfsgerechte Klimatisierung Rechte allein bei LTG Nachhaltige Komponenten und Systeme CI/CVRA Dr. Roth/Bob 9

10 Nachhaltige Komponenten und Systeme Systeme der Raumluft- und Klimatechnik für den Menschen thermischer Komfort keine Zugluftprobleme ausreichend dimensionierte Raumkühlung Innenraum-Luftqualität hohe Lüftungseffektivität durch hochwertige Luftdurchlässe akustischer Komfort niedrige Strömungsgeräusche keine tonalen Komponenten Einflussnahme durch Nutzer Einfluss auf freie Lüftung, hybride Lüftung Abschalten der maschinellen Lüftung Steuerung von Ventilatorkonvektoren Einfluss auf Raumtemperatur sozial Hochinduktive Luftdurchlass-Systeme z.b. Nutzung für freie Kühlung Effiziente Luftverteil-Systeme z.b. hochgenaue Messung bei niedrigen Luftgeschwindigkeiten Effiziente Luft-Wasser-Systeme z.b. bedarfsgerechte Klimatisierung Rechte allein bei LTG Nachhaltige Komponenten und Systeme CI/CVRA Dr. Roth/Bob 10

11 LTG Induktionssysteme HDF/Chilled Beam Primärluft 100% (ODA) Pa m³/(hm) Kaltwasser KW-VL =16 C KW.RL = 19 C 100 l/(hm) Zuluft (SUP) m³/(hm) Sekundärluft Zuluft (SUP) m³/(hm) Rechte allein bei LTG Nachhaltige Komponenten und Systeme CI/CVRA Dr. Roth/Bob 11

12 LTG Induktionssysteme HDF/Chilled Beam energetisch effizient durch niedrige Primärdrücke von Pa niedrige Primärluftströme von 30 60m³/h/m Einbaulänge hohe Sekundärleistungen bei niedrigen Primärluftströmen kompakte Bauform durch niedrige Bauhöhe von 160 mm Breite von 300mm Rechte allein bei LTG Nachhaltige Komponenten und Systeme CI/CVRA Dr. Roth/Bob 12

13 LTG Induktionssysteme - Nachhaltigkeit Aufgaben nachhaltiger Induktionsgeräte Belüftung des Raums (100% Außenluftanteil) konvektive Wärme- Kälteverteilung im Raum Eigenkonvektion (Heizung ohne Lüftung) geregelte Raumtemperierung Raumluftentfeuchtung (zentraler Luftkühler) Raumluftbefeuchtung (zentraler Befeuchter) Anforderungen an nachhaltige Induktionsgeräte Beispiel LTG System Indivent leise, z. B. Schalldruck von 35 db(a) zugluftfrei, z. B. durch Misch-Quelllüftung (Zugluftrisiko DR<15%) vom Raum aus bedienbar (Temperatur) flexible Lastanpassung niedrige Wasserströme niedriger Strombedarf für Primärluft (anteilig) niedrige Systemkosten einfache Wartung, Instandsetzung geringer Platzbedarf, niedrige Bauhöhe einfacher Einbau, gutes Design Rechte allein bei LTG Nachhaltige Komponenten und Systeme CI/CVRA Dr. Roth/Bob 13

14 LTG Induktionssysteme - Geräteauswahl Primärluftstrom auf hygienisch erforderlichen Außenluftstrom begrenzt z. B. für 7 m² Büro-Achse mit 5m³/h/m² (EN 15251) pro Induktionsgerät 35 m³/h, bei aktiver Baulänge von 0,8 m: 44m³/h/m maximale spezifische sekundäre Kühlleistung gesucht q sk = Q sk /(t R t W1 ) Maximum von q sk / (V p m) ist Gerätekenngröße Maximum wird mit größtmöglicher aktiver Baulänge erreicht 1,8 Effizienz Induktionsgeräte spez. Kühlleistung pro 1 m³/(hm) 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 Beispiel LTG Induktionsgerät HFH HFG-800 (Brüstung) HFS-800 (Brüstung) HFE-800 (Boden) HDF-1200 (Decke) 0, spez. Primärluftvolumenstrom pro m Baulänge [m³/(hm)] Rechte allein bei LTG Nachhaltige Komponenten und Systeme CI/CVRA Dr. Roth/Bob 14

15 LTG Induktionssysteme - Strombedarf Übergabe Raumluft 425 W sensible, wasserseitige Kühlleistung ( VL 16 C und Raum 26 C ) 187 W Kühlleistung bei Primärluftstrom von 56 m³/h 51 W/m² 1 Induktionsgerät / 12m² Grundfläche / 4,6 m³/h/m² 3,9 W anteilige elektrische Ventilatorleistung bei 150 Pa Primärdruck 109 W th /W el Leistungszahl für sekundäre Kälteverteilung im Raum 0,33 W el /m² spezifischer Strombedarf Vergleich mit zentraler Lüftung: mit Induktionsverhältnis µ =3 müssen zentral 150m³/h Umluft gefördert werden; mit SFP = 2 kw/(m³/s) werden dafür benötigt: P el = 2 x 150 / 3600 = 0,083 kw = 83 W somit P zentr / P ind = 83 W / 3,9 W = 24! Induktionsgeräte benötigen den energetisch niedrigsten Strombedarf für die Kälteverteilung im Raum (durch Induktion, ohne bewegte Teile) vergleichbar mit Flächenheiz- u.-kühlsystemen, die für die gleiche Leistung einen höheren Pumpenstrom erfordern, aber keinen Ventilator benötigen Rechte allein bei LTG Nachhaltige Komponenten und Systeme CI/CVRA Dr. Roth/Bob 15

16 LTG Induktionssysteme - Flexibilität Anpassung Primärluftstrom an Personenbelegung / Raumnutzung beim gleichen Primärdruck Anpassung über Düsengeometrie Kunststoffdüsen sind nachträglich auswechselbar Verschließen von Düsen ist möglich beim täglichen Betrieb (bsd. Besprechungsräume) Geräteabschaltung über Primärluftklappe Anpassung Abluft über Volumenstromregler Beispiele für eine Anpassung an 20% höhere Raumkühllast Raumtemperatur von 24 auf 25,6 C gleiten lassen Wasservorlauftemperatur von 16 auf 14 C absenken (2 6 C im Raum) Primärluftstrom bei konstantem Primärdruck um 30-38% erhöhen 20% mehr Geräte zuschalten (20% größerer Primärstrom, Großraumbüro) Kaltwasserstrom von 100 auf 250 l/h (83 208%) erhöhen Rechte allein bei LTG Nachhaltige Komponenten und Systeme CI/CVRA Dr. Roth/Bob 16

17 LTG Induktionssystemene - Wartung bei Klimageräten im Raum ist einfache Wartung und Instandsetzung wichtig kurze Reinigungszeiten durch leichte Zugänglichkeit Sauberkeit, Hygiene lange Lebensdauer, geringe Gefahr für Beschädigung Wartungskosten 1,5 bis 3 /m²/a Beispiel :LTG Induktionsgerät HFB Rechte allein bei LTG Nachhaltige Komponenten und Systeme CI/CVRA Dr. Roth/Bob 17

18 Nachaltige Luftdurchlass-Systeme Aufgabe Belüftung des Raums (100% Außenluftanteil) Heizen und Kühlen bei gleichmäßiger Raumtemperatur Raumluftentfeuchtung (zentraler Luftkühler) ggfs. Raumluftbefeuchtung (zentraler Befeuchter) Anforderungen leise, z. B. 35 db(a) Schalldruck zugluftfrei (Zugluftrisiko DR<15%) hohe Lüftungseffektivität, z. B. durch Misch-Quelllüftung (Indivent, LDU) vom Raum aus bedienbar (Volumenstrom, Abschalten, Fensterlüften) Einstellung der Luftführung Einregulierung des Volumenstroms flexible Lastanpassung (Zulufttemperatur, VAV) niedriger Strombedarf für Lufttransport (anteilig) niedrige Systemkosten einfache Wartung, Luftauslass ausbaubar geringe Verschmutzungsneigung (System LDB clean ) einfacher, platzsparender Einbau, gutes Design Rechte allein bei LTG Nachhaltige Komponenten und Systeme CI/CVRA Dr. Roth/Bob 18

19 Nachaltige Luftdurchlass-Systeme - LDU kleinere Volumenströme pro Auslass hohe Lüftungseffektivität große Differenzen zwischen Zuluft- u. Raumtemperatur (+8 bis - 10K) Heizen mit Lüftung Nutzung freie Kühlung sehr starker Geschwindigkeits- u. Temperaturabbau niedrige Geschwindigkeiten und gleichmäßige Temperaturen nahe am Luftauslass Rechte allein bei LTG Nachhaltige Komponenten und Systeme CI/CVRA Dr. Roth/Bob 19

20 Nachaltige Luftdurchlass-Systeme - Auswahl Mischlüftung mit hochinduktiven Schlitzauslässen Einsatzgrenzen durch Zugluftbewertung (DR) Strömungsgeräusche bis zur Drosselung von 20 Pa ohne Schalldämpfer akzeptabel 70 Einsatzbereich LDB max. 3m aktiv, 20m², 10K-Kühlfall L_WA m. Drossel [db(a)] Q_K/m² [W/m²] c_max [cm/s] DR(10%, 25 C Rt) DR(15%, 25 C Rt) L_WA_grenze 0 5,0 7,0 9,0 11,0 13,0 15,0 spez. Volumenstrom in m³/(h m²) spez. Volumenstrom in m³/(h m) Rechte allein bei LTG Nachhaltige Komponenten und Systeme CI/CVRA Dr. Roth/Bob 20

21 Dezentrale Lüftungssysteme - FVM Rechte allein bei LTG Nachhaltige Komponenten und Systeme CI/CVRA Dr. Roth/Bob 21

22 Dezentrale Lüftungssysteme - FVM Aufgabe nachhaltiger dezentraler Lüftungsgeräte kontrollierte Belüftung des Raums mit Außenluft Heizen mit und ohne Außenluftanteil Raumkühlung mit Außenluftanteil Anforderungen an nachhaltige dezentrale Lüftungsgeräte leise, z. B. Schalldruck 35 db(a) zugluftfrei hohe Lüftungseffektivität vom Raum aus bedienbar (Volumenstrom, Abschalten, Fensterlüften, Temperatur) Wärmerückgewinnung, Wärmenutzung bei Zu-Abluftgerät Wärmerückgewinnung bei Zuluftgerät Abwärmenutzung durch Wärmepumpe für WW-Kreis sichere Betriebsweise Anfahrschaltung, Frostschutz selbsttätig schließende Außenluftklappen ZUL-Temperaturbegrenzung Winddruckregelung Raumtemperaturregelung niedriger Strombedarf für Lufttransport geringer Platzbedarf einfache Wartung, Instandsetzung Abstimmung mit sekundärem Raumkühlsystem Rechte allein bei LTG Nachhaltige Komponenten und Systeme CI/CVRA Dr. Roth/Bob 22

23 Dezentrale Lüftungssysteme - FVS Speziell für Schulen und Klassenzimmer konzipiert Kontrollierte Belüftung (600 m³/h) für bessere Raumluftqualität Wärmerückgewinnung bis zu 85 % Thermische Bahglichkeit Rechte allein bei LTG Nachhaltige Komponenten und Systeme CI/CVRA Dr. Roth/Bob 23

24 LTG Univent Typ FVS Hoher thermischer Komfort durch LTG Indiventströmung: 1. Hochinduktive Mischzone unterhalb der LDB Schlitzdurchlässe 2. Hochkomfortable Quellluftströmung im Aufenthaltsbereich Rechte allein bei LTG Nachhaltige Komponenten und Systeme CI/CVRA Dr. Roth/Bob 24

25 Vergleich zentrale dezentrale Lüftung Spezifische Ventilatorleistung SFP für ZUL + ABL mit Luftleitungen, Luftdurchlässen Zentrale Lüftung 3,2 kw / (m³/s) EnEV-Referenz Dezentrale Lüftung 0,9 1,2 kw / (m³/s) Spezifischer Außenluftstrom 6 m³/(hm²) 6 m³/(hm²) Spez. sensible Kühlleistung mit Außenluftstrom 20 W / m² 12 W / m² Betriebszeit h h Jährliche Stromarbeit pro m² 12,3 kwh / m² 2,4 3,2 kwh / m² Rückwärmzahl (trocken) 50 75% % WRG-Leistungszahl in W th / W el bei außen 0 C innen 20 C (Thermische Leistung / Strömungsleistung durch Druckverl. des WRG für Zu- u. Abluft) 15 W th / W el (7%) (75% Luft-Luft) 35 W th / W el (3%) (75% Luft-Luft) Mit COP einer Wärmepumpe 5 6 W th / W el (20%) (Abluft-Wärmepumpe) Rechte allein bei LTG Nachhaltige Komponenten und Systeme CI/CVRA Dr. Roth/Bob 25

26 Zusammenfassung nachhaltige Gebäude erfordern gleichrangig nachhaltige Bauweise nachhaltige Gebäudetechnik, Produkte (energie)effiziente Betriebsweise Bewertung der Produkt-Effizienz durch Kennzahlen Sekundärkühlleistung von Induktionsgeräten > 1 W/K pro 1m³ /h / m aktive Baulänge spez. Kühlleistung von Ventilatorkonvektoren > 80 W/K für Schallleistung L WA < 40 dba) Energieeffizienz von Ventilatorkonvektoren Leistungszahl > 50 W th / W el ( < 2% Hilfsenergie) Jahresarbeitszahlen JAZ > 50 dezentrale Fassadenlüftung Ventilatorenstrom SFP (ZUL+ABL) < 1,2 kw/(m³/s) WRG-Leistungszahl > ( <3% Hilfsenergie) Wärmerückgewinnung über Abluft-WP COP>5 nachhaltige Produkte sollen nach Herstellervorgaben ausgelegt über Gebäudeautomation in Systeme integriert und betrieben werden Rechte allein bei LTG Nachhaltige Komponenten und Systeme CI/CVRA Dr. Roth/Bob 26

27 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Steffen Borbély Grenzstrasse 7 D Stuttgart Tel: +49 (711) Fax: +49 (711) raumluft@ltg-ag.de prozessluft@ltg-ag.de ingenieurdienstleistungen@ltg-ag.de Internet: Rechte allein bei LTG Nachhaltige Komponenten und Systeme CI/CVRA Dr. Roth/Bob 27