Kühlen, Be- und Entfeuchten Ausgabe November 2017

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1 Rheinstrasse Liestal T Vollzugshilfe EN-5 Kühlen, Be- und Entfeuchten Ausgabe November 2017 Inhalt und Zweck Diese Vollzugshilfe behandelt das Verfahren und die Anforderung an die Planung, die Installation und den Ersatz von Kühl-, Be- und Entfeuchtungsanlagen. Sie bezieht sich hauptsächlich auf die Vorgaben aus der Norm SIA 382/1 Lüftungs- und Klimaanlagen Allgemeine Grundlagen und Anforderungen, in der die Regeln zur Auslegung definiert sind. Es gelten die Bestimmungen des Energiegesetzes (EnG BL) vom 16. Juni 2016, der Energieverordnung (EnV BL) vom 20. Dezember 2016 sowie des Dekrets vom 26. nuar Diese Vollzugshilfe bezieht sich oder verweist auch in bestimmten Bereichen auf die folgenden Vollzugshilfen: EN-2 Wärmeschutz von Gebäuden EN-3 Heizung und Warmwasser EN-4 Lüftungstechnische Anlagen Diese Vollzugshilfe ist wie folgt gegliedert: 1. Geltungsbereich, Stand der Technik 2. Übersicht und Verfahren 3. Anlagen mit geringer elektrischer Leistung 4. Technische Anforderungen an Kälteerzeugung 5. Befeuchtung 1. Anwendungsbereich, Stand der Technik Betroffene Installation Stand der Technik Definition Komfortkühlung Diese Vollzugshilfe ist für neue Installationen und den Ersatz von bestehenden Anlagen anzuwenden. Die Planung und die Ausführung von Kühl-, Be- und Entfeuchtungsanlagen müssen nach dem Stand der Technik erfolgen. Mit Komfortkühlung sind Anlagen gemeint, die in für den Aufenthalt von Personen dienenden Räumen die Raumlufttemperatur und/oder die Raumluftfeuchte aktiv beeinflussen können. Nicht gemeint sind Produktionsanlagen und Ähnliches, die dem Planer keine Wahl lassen bei der Auslegung der Anlagen. Beispiel Tiefkühlraum: Dort sind die geforderten Werte nicht erreichbar, aber es handelt sich auch nicht um eine Komfortkühlung.

2 2. Übersicht und Verfahren Übersicht Verfahren EN-2 EN-5 EN-5 + Bedarfsnachweis Sonnenschutz g-wert Kühlung < 50 kw Nein Kühlung 50 kw EN-4 WRG-Pflicht Ƞ WRG V Abluft Luftgeschwindigkeit Raumregelung Kanal- und Apparatedämmung Autom. Steuerung und Windfestigkeit der Storen 7 W/m 2 12 W/m 2 Nein Temperatur Kaltwasser Leistungsziffer EER Kühlanlage Nein Autom. Steuerung und Windfestigkeit der Storen 7 W/m 2 12 W/m 2 Bedarfsnachweis Kühlung (Notwendigkeit der Kühlung) Temperatur Kaltwasser Leistungsziffer EER Kühlanlage Sommerlicher Wärmeschutz nach SIA 180 Verfahren 1, 2 oder 3 Nachweis erbracht Abbildung 1: Allgemeine Übersicht der Vollzugshilfen, der Formulare und der Anforderungen, die bei der Installation oder dem Ersatz einer Klimaanlage bestehen. Bewilligungsverfahren Nachweisformulare Anlagen zur Kühlung und/oder Befeuchtung der Luft sind so zu planen, dass sie die technischen Anforderungen einhalten: Elektrischer Leistungsbedarf für die Medienförderung und die Medienaufbereitung 7 W/m 2 in Neubauten resp. 12 W/m 2 in bestehenden Gebäuden oder Kaltwassertemperaturen und Leitungszahlen für die Kälteerzeugung nach dem Stand der Technik Leistungsziffer Kältemaschine EER Notwendigkeit der Kühlung (Bedarfsnachweis) nachweisen, wenn Gebäudekühlleistung 50 kw Allfällige Befeuchtungen nach dem Stand der Technik Folgende Formulare für das Bewilligungsverfahren von Kühl-, Be- und Entfeuchtungsanlagen werden benötigt: EN-4 Lüftungstechnische Anlagen und/oder EN-5 Kühlung / Befeuchtung, Bedarfsnachweis Kühlung bei Kälteanlage 50 kw Vollzugshilfe EN-5 "Kühlen, Be- Entfeuchten", /7

3 Bauliche Anforderungen Wärmespeicherfähigkeit Die baulichen Anforderungen sind in der Vollzugshilfe EN-2 Wärmeschutz von Gebäuden aufgeführt: Sonnenschutz Steuerung des Sonnenschutzes Windfestigkeit Gemäss Norm SIA 180 ist der sommerliche Wärmeschutz im Verfahren 1, 2 oder 3 zu bestimmen. In Verfahren 1 oder 2 ist die Wärmespeicherfähigkeit folgendermassen einzuhalten: Verfahren 1: Wärmespeicherfähigkeit muss mindestens mittel sein. Verfahren 2: Wärmespeicherfähigkeit ist 45 Wh/m 2 K Der Nachweis der Wärmespeicherfähigkeit im Energienachweis ist nur für Kühlleistungen 50 kw pro Gebäude zu erbringen. Beurteilung der Notwendigkeit einer Kühlung (Bedarfsnachweis): Begriffe erwünscht, notwendig Interne Wärmelast Gemäss Norm SIA 382/1 kann die Notwendigkeit einer Kühlung anhand der internen Wärmequellen und der zusätzlich zur mechanischen Lüftung vorhandenen Möglichkeiten der Fensterlüftung mit der untenstehenden Tabelle in einem ersten Schritt beurteilt werden. Bei reiner Fensterlüftung können erfahrungsgemäss grössere Wärmequellen ohne Kühlung zugelassen werden. Angaben für typische Werte der internen Wärmequellen finden sich im SIA Merkblatt Interne Wärmequellen pro Tag in Wh/m 2 mit Fensterlüftung Tag und Nacht mit Fensterlüftung nur am Tag ohne Fensterlüftung Kühlung > 200 > 140 > 120 notwendig Tabelle 1: erwünscht < 140 < 100 < 80 Nicht notwendig Beurteilung der Notwendigkeit einer Kühlung. Bei der Bestimmung der internen Wärmeeinträge sind die tatsächlichen Wärmeabgaben der Personen, Geräte und Beleuchtung zu verwenden. Die elektrischen Anschlussleistungen der Geräte (Typenschildangaben) sind für diese Beurteilung nicht relevant. Typische Werte verschiedener Nutzungen sind im Merkblatt SIA 2024 zu finden. Höhere Werte für den Nachweis sind nur zulässig, wenn diese nachvollziehbar ausgewiesen werden. Vollzugshilfe EN-5 "Kühlen, Be- Entfeuchten", /7

4 Hohe sommerliche Raumtemperatur Spezialfälle mit besonderen Anforderungen an die Raumtemperatur Anforderungen an lüftungstechnische Anlagen Anforderungen zur Abwärmenutzung Ersatz einer Klimaanlage Umnutzung und Erweiterung Die Notwendigkeit einer Kühlung kann auch über eine fachgerechte dynamische Simulation oder bei bestehenden Bauten mit einer Messung der Raumtemperatur erfolgen. In Spezialfällen mit besonderen Anforderungen an die Raumlufttemperatur ist eine Kühlung unumgänglich. Beispiele: Verkaufsflächen und Lagerhallen für temperaturempfindliche Güter Labors EDV Räume (Auslegung auf 26 C) Folgende Anforderungen an lüftungstechnische Anlagen sind in der Vollzugshilfe EN-4 beschrieben Wirkungsgrad Abluftanlagen Wärmedämmung von Leitungen und Apparaten Die Anforderungen zur Abwärmenutzung, insbesondere jene aus der Kälteerzeugung, sind in Kapitel 4 der Vollzugshilfe EN-3 Heizung und Warmwasser erwähnt. Werden Teile einer bestehenden Klimaanlage ersetzt, sind die Anforderungen wie bei einer neuen Anlage für die neuen Anlagenteile einzuhalten. Wird das Luftaufbereitungsgerät (Monobloc) ersetzt, sind die neuen Anforderungen für das Luftaufbereitungsgerät einzuhalten. Wenn die Verteilleitungen ersetzt werden, gelten die neuen Anforderungen nur für die betroffenen Leitungen. Werden bei einer Umnutzung die Nutzung oder die räumliche Einteilung der klimatisierten Zonen verändert oder erweitert, müssen die Anforderungen für Neuinstallationen eingehalten werden. Umfasst die Umnutzung lediglich unbedeutende Eingriffe (z.b. Verschieben einzelner Wände innerhalb des klimatisierten Bereichs), müssen diese Anforderungen nicht eingehalten werden. 3. Anlagen mit geringer elektrischer Leistung Auflagen zu Anlagen mit geringer elektrischer Leistung Befreiung Vorgaben an Kälteerzeugung Die Installation neuer Anlagen sowie der Ersatz bestehender Anlagen für Kühlung, Be- und Entfeuchtung ist immer zulässig, wenn der elektrische Leistungsbedarf für die Medienförderung und die Medienaufbereitung inklusiver allfälliger Kühlung, Befeuchtung, Entfeuchtung und Wasseraufbereitung 7 W/m 2 in Neubauten resp. 12 W/m 2 in bestehenden Gebäuden nicht überschreitet. Wenn diese Anforderung eingehalten wird, müssen die im nächsten Abschnitt beschriebenen Vorgaben an die Kälteerzeugung nicht eingehalten werden. Vollzugshilfe EN-5 "Kühlen, Be- Entfeuchten", /7

5 Bezugsfläche Nachweis Bestimmung der elektrischen Leistungsaufnahme Berücksichtigung der Gleichzeitigkeit Kältemaschine für verschiedene Anlagen Die Berechnung der spezifischen Leistung oder des Elektrizitätsbedarfs für Kühlung und Befeuchtung/Entfeuchtung bezieht sich auf die gekühlte, be- oder entfeuchtete Netto-Bodenfläche. Der Nachweis, dass die spezifische installierte elektrische Leistung kleiner gleich dem Grenzwert ist, ist zusammen mit dem Nachweis der Einhaltung der energetischen Anforderungen an lüftungstechnische Anlagen in Form einer Liste aller für Kälteerzeugung und Medienförderung (Luft und Wasser) direkt oder indirekt notwendigen Apparaten zu erbringen: Kälte-/Befeuchtungsmaschinen inkl. Hilfsantriebe, Ventilatoren für Lüftungs- und Klimaanlagen (Tag- und Nachtlüftung), Pumpen und sonstige Hilfsantriebe für Kühl-/Befeuchtungszwecke, Ventilatoren für Free- Cooling-Systeme, usw. Die Bestimmung der effektiven elektrischen Leistungsaufnahme der verwendeten Komponenten kann im Normalfall über die Angaben des Typenschilds des Motors erfolgen: 1) Kompaktapparate < 1 kw (Pumpen, kleine Ventilatoren): ma. aufgenommene Wirkleistung gemäss Typenschild. 2) Normmotoren (Drehstrommotoren) mit Typenschildangabe des cos ϕ gemäss Normarbeitspunkt berechnen: P = U I cos ϕ 3, (Spannung U: 230 V oder 400 V einsetzen) 3) Normmotoren (Drehstrommotoren) ohne Typenschildangabe des cos ϕ: Leistungsbedarf im Nennarbeitspunkt bei Nennbelastung des Motors: P = Wellenleistung 1,15. Im Normalfall muss die Summe der Leistungen der Einzelkomponenten eingesetzt werden. Eine Reduktion für die Gleichzeitigkeit darf nur bei gegenseitiger Verriegelung erfolgen. Ebenfalls ist sicherzustellen, dass nicht gleichzeitig geheizt und gekühlt wird. Wird eine Kältemaschine für verschiedene Zwecke benutzt (z.b. Rechenzentrum, Prozesskälte und Klimaanlage), muss je Kältegruppe ein Durchflusszähler (besser Wärmezähler) eingebaut werden. Die Aufteilung der elektrischen Leistungsaufnahme der Kältemaschine erfolgt anteilmässig über die Durchflüsse der Kältegruppen. Übersteigt die Summe der Gruppenleistungen die Leistung der Kältemaschine, muss mit dem ma. Durchfluss der Kältemaschine die Aufteilung vorgenommen werden. 4. Technische Anforderungen an die Kälteerzeugung Auflagen zur Kälteerzeugung Bei Anlagen für die Komfortkühlung, welche nicht als Anlage mit geringer elektrischer Leistung (vgl. Kapitel 3) gelten, sind die Kaltwassertemperaturen und die Leistungszahlen für die Kälteerzeugung nach dem Stand der Technik (Norm SIA 382/1) auszulegen und zu betreiben. Vollzugshilfe EN-5 "Kühlen, Be- Entfeuchten", /7

6 Kaltwassertemperatur Leistungszahlen inkl. Rückkühlung Die Kaltwassertemperaturen müssen die folgenden Bedingungen gemäss Norm SIA 382/1 einhalten: Klimaanwendungen ohne Entfeuchtung θ cw 14 C Klimaanwendungen mit Teilentfeuchtung θ cw 10 C Klimaanwendung mit kontrollierter Entfeuchtung θ cw 6 C Die Leistungszahlen (EER+) für Volllast und Teillast der wassergekühlten Kälteanlage inklusive Rückkühlung (Pumpen und Ventilatoren) müssen gemäss SIA 382/1 nachstehende Anforderungen erfüllen: Kälteerzeugerleistung in kw bei 100 % Last Grenzwerte - Minimaler Wert EER+ bei 100 % Last - Minimaler Wert EER+ bei 50 % Last Zielwerte - Minimaler Wert EER+ bei 100 % Last - Minimaler Wert EER+ bei 50 % Last Tabelle 2: 3,10 4,40 3,20 4,70 3,30 5,30 3,50 5,80 3,70 6,00 3,90 5,20 4,00 6,00 4,10 7,00 4,30 7,60 4,50 8,00 Energetische Anforderungen an wassergekühlte Kälteanlagen inkl. Rückkühlung (Pumpen und Ventilatoren). Für den Energienachweis sind folgende Leistungszahlen gemäss SIA 382/1 zu belegen. Es sind mindestens die Grenzwerte einzuhalten. Leistungszahlen bei Standardbedingungen Wassergekühlte Kältemaschinen Kälteerzeugerleistung in kw bei 100 % Last Grenzwerte Minimaler Wert EER 3,85 4,25 4,65 5,05 5,50 Zielwerte Minimaler Wert EER 4,25 4,65 5,05 5,50 6,00 Tabelle 3: Energetische Anforderungen an wassergekühlte Kälteanlagen bei Standardbedingungen. Luftgekühlte Kältemaschinen: Kälteerzeugerleistung in kw bei 100 % Last Grenzwerte Minimaler Wert EER 2,90 3,10 3,20 3,40 3,50 Zielwerte Minimaler Wert EER 3,10 3,20 3,40 3,60 3,70 Tabelle 4: Energetische Anforderungen an luftgekühlte Kälteanlagen bei Standardbedingungen. Die Anforderungen an die Leistungszahlen EER und EER+ basieren auf standardisierten Herstellerangaben nach SN EN (z.b. Kaltwassertemperatur 12/7). Die Kaltwassertemperatur am Austritt des Verdampfers von 7 C darf nur in Ausnahmefällen angewendet werden. Die standardisierten Werte EER dienen dem relativen Vergleich von Kältemaschinen. Vollzugshilfe EN-5 "Kühlen, Be- Entfeuchten", /7

7 Leistungszahlen EER Leistungszahlen EER+ Verhältnis der Netto-Kälteerzeugerleistung zur effektiven elektrischen Leistungsaufnahme der Kältemaschine. Die elektrische Leistungsaufnahme umfasst: Die Leistungsaufnahme des Verdichters, Die Leistungsaufnahme aller Steuer-, Regel- und Sicherheitseinrichtungen der Kältemaschine, Die anteilige Leistungsaufnahme der Fördereinrichtungen (Ventilatoren, Pumpen) zur Sicherstellung des Transports der Wärmeträger innerhalb der Kältemaschine. Verhältnis der Netto-Kälteerzeugerleistung zur effektiven elektrischen Leistungsaufnahme der Kälteanlage inkl. Leistungsbedarf der Pumpen und Ventilatoren für die Rückkühlung sowie den anteilmässigen Leistungsbedarf der Verdampfer pumpe für die Sicherstellung des Transports des Wärmeträgers innerhalb des Geräts. Verbraucher EER EER+ Kältemaschine (Kälteprozess) Antrieb (Verdichter) Hilfsaggregate (z.b. Ölpumpe Steuerung Kaltwasserkreis (Verdampfer) Pumpen Verdampferseite (anteilmässig) Zwischenkreislauf (Verflüssiger) Pumpen Verflüssigerseite (anteilmässig) Rückkühlung Pumpen im Rückkühlkreis (Verflüssiger) Internpumpe (z.b. Besprühung) Ventilatoren *Nur bei luftgekühlten Kältemaschinen 5. Technische Anforderungen an die Kälteerzeugung - - ()* Anlagenkonzept Für die Dimensionierung und den Betrieb einer Befeuchtungsanlage entspricht die Norm SIA 382/1 dem Stand der Technik. Wärmerückgewinnung Wenn in einer Lüftungs- oder Klimaanlage eine Befeuchtung realisiert wird, ist eine Wärmerückgewinnung mit einer Feuchteübertragung vorzusehen (siehe Norm SIA 382/1). Formular EN-4 In Formular EN-4 ist zu deklarieren, ob eine hygroskopische oder nicht hygroskopische Wärmerückgewinnung eingesetzt wird. Zu deklarieren sind ebenfalls die Feuchteproduktion und die Leistung. Die Feuchteproduktion wird in kg Wasser pro Stunde angegeben. Je nach gewählter Befeuchtungsart ist die relevante Leistung anzugeben. Z.B. bei Dampfbefeuchtern ist es die elektrische Leistung zur Dampferzeugung, bei Ultraschallbefeuchtern ist es die (thermische) Nachheizleistung. Vollzugshilfe EN-5 "Kühlen, Be- Entfeuchten", /7