BAUTEILKÜHLUNG IM VERWALTUNGSBAU RICHTIG PLANEN

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1 BAUTEILKÜHLUNG IM VERWALTUNGSBAU RICHTIG PLANEN

2 Der Inhalt Kühlen im Verwaltungsbau: Der Mensch als Wärmequelle und gesetzliche Anforderungen an die thermische Behaglichkeit Bauteilkühlung: Funktionsprinzip Leistungsbereiche und Entscheidungshilfen Lüftungstechnik: Wie viel leistet ein Luft-Erdwärmetauscher / Manfred Erk / REHAU Akademie / 2

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

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

5 Moderne Bürolandschaften Konzentration Kommunikation Rekreation / Manfred Erk / REHAU Akademie / 5

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

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

8 Wärmehaushalt des Menschen Der menschliche Körper verspürt das größte Wohlbefinden, wenn er mindestens 50% seines Wärmehaushalt über Strahlung regeln kann / Manfred Erk / REHAU Akademie /

9 Zunahme Unfälle Menschen im Büro Zusammenhänge zwischen menschlicher Leistungsfähigkeit und Umgebungstemperatur C Konzentrationsvermögen Umgebungstemperatur Zufriedenheit Quelle: Dr.-Ing. habil. Joachim Seifert, TU Dresden Abnahme / Manfred Erk / REHAU Akademie / 9

10 Arbeitsstättenrichtlinie Lufttemperatur an Arbeitsstätten soll 26 C nicht übersteigen Raumtemperatur > 26 C - Sonnenschutzmaßnahmen - Lockerung der Bekleidungsregelungen - Bereitstellen von geeigneten Getränken Raumtemperatur > 35 C - Raum für Zeitraum der Überschreitung ungeeignet / Manfred Erk / REHAU Akademie / 10

11 Thermische Behaglichkeit DIN EN ISO 7730 Bestimmung der thermischen Behaglichkeit in Abhängigkeit von zb Lufttemperatur Strahlungstemperatur Kleidung Feuchte Körperwärme Luftgeschwindigkeit / Manfred Erk / REHAU Akademie / 11

12 Thermische Behaglichkeit DIN EN ISO 7730 Parameter zur Raumklimabeurteilung PMV (Predicted Mean Vote) 1 = etwas warm; 0 = neutral; -1 = etwas kühl) PPD (Predicted Percentage of Dissatisfied) Bestmöglicher Wert 5% / Manfred Erk / REHAU Akademie / 12

13 Thermische Behaglichkeit Kategorie PMV PPD Beschreibung Grenzwert (Sommer) A - 0,2 bis 0,2 < 6% Hohes Maß an Erwartungen B C -0,5 bis 0,5-0,7 bis 0,7 < 10% Normales Maß an Erwartungen < 15% Moderates Maß an Erwartungen bis 25,5 C bis 26 C bis 27 C Luftgeschwindigkeit Relative Luftfeuchte 0,2 m/s 40% / Manfred Erk / REHAU Akademie / 13

14 Seit 2010: EPBD 2018??? Seit 2009: EEWärmeG GEG Seit 2002: EnEV / Manfred Erk / REHAU Akademie /14

15 Gebäudeenergiegesetz - GEG Niedrigstenergiegebäude im Neubau - Reduzierung des Primär-Energiebedarf um weitere 25% - Einsatz von mindestens 50% Erneuerbarer Energie / Manfred Erk / REHAU Akademie / 15

16 Seit 2010: EPBD 2018??? Seit 2009: EEWärmeG GEG Seit 2002: EnEV Seit 2009: ErP-Richtlinie / Manfred Erk / REHAU Akademie /16

17 Definition der Kühllast VDI-2078 : Kühllast (sensible Last) Durch eine haustechnische Anlage in den Raum konvektiv und / oder strahlend eingebrachte Kälteoder Wärmeleistung, die nötig ist, um eine vorgegebene Raumlufttemperatur einzuhalten / Manfred Erk / REHAU Akademie /17

18 Der Inhalt Kühlen im Verwaltungsbau: Der Mensch als Wärmequelle und gesetzliche Anforderungen an die thermische Behaglichkeit Bauteilkühlung: Funktionsprinzip Leistungsbereiche und Entscheidungshilfen Lüftungstechnik: Wie viel leistet ein Luft-Erdwärmetauscher / Manfred Erk / REHAU Akademie / 18

19 Anspruch an die TGA-Planung These: Thermische Behaglichkeit wird im Planungsprozess vorausgesetzt Herausforderung: - Höheres Komfortbedürfnis - Deutlich zunehmender Kühlbedarf Folgerung: Zukünftig bildet die thermische Behaglichkeit neben den Investitions- und Betriebskosten ein bedeutendes Entscheidungskriterium zur Anlagenauswahl / Manfred Erk / REHAU Akademie / 19

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

21 Bewertung der Leistungsfähigkeit System BKT obkt HKD Vorlauftemperatur [T VL ] 16 C 16 C 15 C Rücklauftemperatur [T RL ] 19 C 19 C 17 C Operative Raumtempertur [T OP ] 26 C 26 C 26 C Spezifische Leistung [q] 42 W/m² 71 W/m² 76 W/m² Deckungsanteil Kühlung ca % 100% 100% / Manfred Erk / REHAU Akademie /21

22 Die Gegenüberstellung Simulation der Systeme im stationären Zustand und im dynamischen Kühlbetrieb - Betrachtung eines Büroraum - Raumluft- und Oberflächentemperaturen 26 C - Reaktionsverhalten der Systeme im stationären Zustand - Betrachtung des Kühlbetriebs in einer Sommerwoche / Manfred Erk / REHAU Akademie / 22

23 Stationärer Fall Reaktionszeiten Gradient (Zeitraum) HKD obkt BKT Start bis 1 Stunde 5,6K/h 3K/h -0,1K/h Stunde 4 bis Stunde 5 0,03K/h 0,2K/h 0,25K/h BKT obkt HKD / Manfred Erk / REHAU Akademie /23

24 Betonkerntemperierung im dynamischen Betrieb / Manfred Erk / REHAU Akademie /24

25 Betonkerntemperierung im dynamischen Betrieb / Manfred Erk / REHAU Akademie /25

26 Betonkerntemperierung im dynamischen Betrieb / Manfred Erk / REHAU Akademie /26

27 Oberflächennahe Betonkerntemperierung im dynamischen Betrieb / Manfred Erk / REHAU Akademie /27

28 Oberflächennahe Betonkerntemperierung im dynamischen Betrieb / Manfred Erk / REHAU Akademie /28

29 Oberflächennahe Betonkerntemperierung im dynamischen Betrieb / Manfred Erk / REHAU Akademie /29

30 Heiz-Kühldecke im dynamischen Betrieb / Manfred Erk / REHAU Akademie /30

31 Heiz-Kühldecke im dynamischen Betrieb HKD: Temperaturverlauf während der Schönwetterperiode / Manfred Erk / REHAU Akademie /31

32 Heiz-Kühldecke im dynamischen Betrieb HKD: Lastverlauf während der Schönwetterperiode / Manfred Erk / REHAU Akademie /32

33 Die Ergebnisse Betonkerntemperierung - Schlüsseltechnologie für regenerative Energienutzung, höchste Energieeffizienz und Nachhaltigkeit Oberflächennahe Betonkerntemperierung - Sehr guter Kompromiss zwischen hoher Speicherkapazität und schneller Reaktionszeit Heiz-Kühldecke - Sehr schnell reagierendes System für Heizen und Kühlen, - Einsatz in Neubau und Sanierung / Manfred Erk / REHAU Akademie / 33

34 Leistungsermittlung Bauteilkühlung Planungsservice REHAU Auslegung nach allgemein anerkannter Regel der Technik DIN EN ISO Statische Leistungsermittlung / Manfred Erk / REHAU Akademie / 34

35 Von der Vorplanung bis zur Detailplanung Nutzen Sie die REHAU Dienstleistungen - Vorplanung Angebot basierend auf Massenermittlung - Entwurfsplanung Angebot basierend auf Detailplanung - Ausführungsplanung Berechnungen Zeichungen Detailpläne / Manfred Erk / REHAU Akademie / 35

36 Der Inhalt Kühlen im Verwaltungsbau: Der Mensch als Wärmequelle und gesetzliche Anforderungen an die thermische Behaglichkeit Bauteilkühlung: Funktionsprinzip Leistungsbereiche und Entscheidungshilfen Lüftungstechnik: Wie viel leistet ein Luft-Erdwärmetauscher / Manfred Erk / REHAU Akademie / 36

37 Der Luft-Erdwärmetauscher /

38 Der Luft-Erdwärmetauscher Ansaugelement Rohrsystem Hauseinführung Kondensatablauf / Manfred Erk / REHAU Akademie /38

39 Einsatz von Lüftungsanlagen Wärmeübertragung auf die Zuluft - Zur Konditionierung der Luft werden pro K und m³/h ca 0,35 W Wärmeleistung benötigt. Latente Wärme bleibt bei Kondensatbildung unberücksichtigt - Bei 1800 Betriebsstundenwerden so ca 0,6 kwh Wärmeenergie pro K und m³/h Luftvolumen benötigt - Bei m³/ h K 600 kwh Bei m³/ h K kwh / Manfred Erk / REHAU Akademie /39

40 Der Luft-Erdwärmetauscher Das Leistungspotenzial ohne LEWT ( ) mit LEWT ( ) Energieeinsparung durch Nutzung des LEWT wird im Mollier hx Diagramm deutlich - Vorkühlung ohne LEWT mittels WRG (1 2) - Vorkühlung und Teil-Entfeuchtung durch den LEWT (1 3) - Kühlung im Kühlregister (2 4) bzw (3 4) - Nacherhitzung auf gewünschte Zulufttemperatur im Heizregister (4 5) / Manfred Erk / REHAU Akademie /40

41 Der Luft-Erdwärmetauscher Winterbetrieb / Manfred Erk / REHAU Akademie /41

42 Der Luft-Erdwärmetauscher Sommerbetrieb Zeitpunkt der Zuschaltung Klimaanlage / Manfred Erk / REHAU Akademie /42

43 Zusammenfassung System Flächenkühlsysteme Lüftungssystem Teil einer RLT-Anlage Ja Ja Ja Deckung von Kühl-/ Heizlasten Teilweise Vollständig Spitzenlasten Beeinflussung Innenraumklima Einstellung der Temperatur Einstellung der Temperatur Unterstützung bei Einstellung der Temperatur Einstellung der Feuchte Einstellung der Raumluftqualität / Manfred Erk / REHAU Akademie /43

44 VIELEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT