24 V~ V. Technik & Funktion BL BR R W. Thermoelement. Ventilstö

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1 24 V~ Technik & Funkion V BL BR R W 1 2 3a 3b Thermoelemen R Venilsö

2 Technik & Funkion Die Inegrale Climasyseme GmbH is auf die Enwicklung und Hersellung sowie die gesame gewerkeübergreifende Planung und Ausführung von Heiz- und Kühldeckensysemen spezialisier. Unsere Produke verbinden Funkionaliä mi Innovaion und inegrieren sich dezen ins Raumdesign. Diese Broschüre veranschaulich die Funkionsweise und Wirkung unserer Heiz- und Kühldecken. Sie beschreib die Baueile der Anlagen-, ess- und Regelechnik, die üblicherweise im Verbogenen arbeien. Sollen Sie noch Fragen zur Planung und Ausführung einer Heiz- und Kühldecke haben, sehen Ihnen unsere Fachingenieure gerne zur Verfügung. Ihr Inegrale Climasyseme-Team 1. Einzelraumregelung von Heiz- und Kühldecken mi Regelgruppe 1.1 Die Einzelraumregelung allgemein Einzelraumregelung für Kühldecken Kühldecken mi separaer Heizfläche Heiz- und Kühldecken im 2-Rohr-Berieb Heiz- und Kühldecken im 4-Rohr-Berieb Schuz vor Beauung im Einzelraumregelkreis Taupunkfühler Taupunkfühler mi Konverer Taupunkwächer mi essumformer Zenrale Regelung von Heiz- und Kühldecken 2.1 Außenemperaurgeführe Vorlaufemperaurregelung und Wärmeüberragersaionen Zenrale außenemperaurgeführe Vorlaufemperaurregelung Wärmeüberragersaionen Wärmeüberragersaion Kühlung und Heizung: 2-Rohranlage Wärmeüberragersaion Kühlung und Heizung: 4-Rohranlage Anlagenkonzepionen zur Wärmeerzeugung und Wärmesenkung bei Heiz- und Kühl - decken Thermografie mach Technik sichbar Rheinland Saal, TÜV Köln (climaplan cuaf) 2 3

3 Kapiel 1 Einzelraumregelung von Heiz- und Kühldecken mi Regelgruppe Einzelraumregelung von Heiz- und Kühldecken mi Regelgruppe 1.1 Die Einzelraumregelung allgemein Die Einzelraumregelung ermöglich es, eine Regelzone bzw. einen Raum so zu emperieren, dass die Empfindungsemperauren als behaglich empfunden werden. Um die ensprechende Raumemperierung gewährleisen zu können, wird ein Regelkreis insallier. Bei reinen Kühldecken oder Heiz- und Kühldecken mi zenraler saisonaler Funkionsumkehr wird ein 2-Rohr-Regelkreis insallier. HD Nur Kühlen 1.2 Einzelraumregelung für Kühldecken Schema 1 Bei reinen Kühldecken beseh der Einzelraum-Regelkreis aus folgenden Komponenen: > Einzelraumregler (für 2-Rohr-Anlagen), > Reguliervenil, > Zonenvenil mi Sellanrieb, > Enleerung, > Befüllung, > Enlüfung, > Taupunkfühler. Nur Kühlen Separa Heizen Suie im The Wesin Hoel Leipzig (climaplan cu) Bei reinen Kühldecken wird in der Regel die Beheizung der Aufenhalsbereiche durch separae Heizquellen (z. B. Heizkörper mi Thermosavenil) realisier. Da diese Raumemperaurmessung im Raum durch unerschiedliche Temperaurregler erfolg, beseh die öglichkei, dass Kühlung und Heizung gleichzeiig erfolg. Dies is zenral zu verhindern. Wenn die Gebäudekühlung erfolg, muss die Gebäudeheizung blockier werden und umgekehr [Schema 1]. 1.3 Einzelraumregelung für Kühldecken mi separaer Heizfläche Bei reinen Kühldecken gib es auch den Fall, dass im Heizfall die Raumheizung über andere Heizquellen erfolg. Daher mach die Verwendung eines Einzelraumreglers Sinn, der zusäzlich die Heizquelle im Heizfall regulier. Bei reinen Kühldecken mi separaer Heizquelle beseh der Einzelraum-Regelkreis aus folgenden Komponenen: > Einzelraumregler (für 4-Rohr-Anlagen), > Reguliervenil, > Zonenvenil mi Sellanrieb, > Heizquelle mi Zonenvenil(en) und Sellanrieb(en), > Enleerung, > Befüllung, HD > Enlüfung, > Taupunkfühler. Dabei seuer der Einzelraumregler sowohl das Zonenvenil der Heizfläche als auch das Zonenvenil der Kühldecke in Sequenz mi ensprechendem neuralen Temperaurbereich, in dem weder geheiz noch gekühl wird. Somi beseh die öglichkei, raumweise zu enscheiden, ob geheiz oder gekühl werden soll [Schema 2]. Im klassischen Sinn ensprich dieser Anlagenaufbau einer 4-Rohr-Anlage. 1.4 Einzelraumregelung für Heiz- und Kühldecken im 2-Rohr-Berieb Bei Heiz- und Kühldecken gib es zwei öglich keien der Regelar: enweder mi zenraler saisonaler Funkionsumkehr, bei der komplee Gebäude oder Gebäudefassaden zenral zwischen Heizen und Kühlen umgeschale werden (2-Rohr-Anlage) oder mi raum- bzw. Schema 2 4 5

4 Kapiel 1 Einzelraumregelung von Heiz- und Kühldecken mi Regelgruppe HD Heiz- und Kühldecken 2-Rohr- Anlage Change Over Konak HD Heiz- und Kühldecken 4- Rohr- Anlage führ im Einzelraumregler zu einer Schalreakion und der Durchfluss der Decke wird unerbrochen, noch bevor eine Taupunksiuaion einri. Ändern sich die Bedingungen wieder, wird der Deckendurchfluss wieder freigegeben. Je nach Deckensysem kommen verschiedene Taupunkfühler zur Anwendung Taupunkfühler mi Konverer Ofmals haben verschiedene Einzelraumregler anderer Herseller keine Schniselle, um analoge Taupunkfühler mi analogem Ausgangssignal direk anzuklemmen K poenialfreier Konakschluss Schema 5 Schema 3 Schema 4 zonenweise zur Verfügung sehenden ganzjährigen parallelem Heiz-und Kühlberieb (4-Rohr-Anlage, siehe 1.5.). Bei der soeben genannen 2-Rohr-Anlage wird von der zenralen DDC-Regler ein sog. Change-Over-Sig nal ausgegeben, wodurch die örlich insallieren Einzelraumregler erkennen, ob Kühl- oder Heizmedium anlieg. Je nach Fall wird der am Einzelraumregler eingeselle Raumemperaur-Sollwer als unerer oder oberer Grenzwer wahrgenommen. Dieses Signal wird zenral an alle Einzelraumregler eines Gebäudes oder eines Gebäudeeiles überragen. Parallel wird dieses Signal auch genuz, um zenral ungewollen parallelen Heiz- und Kühlberieb zu vermeiden [Schema 3]. Bei Heiz- und Kühldecken mi zenraler saisonaler Funkions umkehr beseh der Einzelraum-Regelkreis aus folgenden Komponenen: > Einzelraumregler (für 2-Rohr-Anlagen) mi Change- Over-Konak, > Reguliervenil, > Zonenvenil mi Sellanrieb, > Enleerung, > Befüllung, > Enlüfung, > Taupunkfühler. 1.5 Einzelraumregelung für Heiz- und Kühldecken im 4-Rohr-Berieb Bei Heiz- und Kühldeckenanlagen mi raumweise parallelem Heiz- und Kühldeckenberieb wird ein 4-Rohr-Regelkreis insallier. Dabei gewährleisen permanen zur Verfügung sehendes Kühl- und Heizmedium die bedarfsgereche Fahrweise für jede einzelne Regelzone, unab- hängig davon, welcher Bedarf derzei in benachbaren Regelzonen vorherrsch. Dieses Sysem finde of dor Anwendung, wenn Räume mi unerschiedlichsen Anforderungen und Komforwünschen über ein Kühl- und Heizsysem emperier werden sollen [Schema 4]. Bei Heiz- und Kühldecken mi raumweise parallelem Heizund Kühldeckenberieb beseh der Einzelraum-Regelkreis aus folgenden Komponenen: > Einzelraumregler (für 4-Rohr-Anlagen), > 2 Reguliervenile, > 4 Zonenvenile mi 4 Sellanrieben, > Enleerung, > Befüllung, > Enlüfung, > Taupunkfühler. SCHEA Schuz vor Beauung von Kühldecken im Einzelraumregelkreis Unabhängig von der Ar der Kühldeckenanlage haben sämliche Einzelraumregelungen gemein, dass die Regelzonen mi einer Taupunküberwachung ausgesae sind. Dabei wird ein Taupunkfühler oder Taupunkwächer direk am Vorlauf oder an Kühlregiser monier. Es is der Bereich zu wählen, an dem die ungünsigen Raumlufbedingungen zu erwaren sind Taupunkfühler In der Regel wird der Taupunkfühler direk an den Einzelraumregler angeschlossen. Der klassische Taupunkfühler is ein Ohmscher Widersand mi fesem Wer. Überschreie die Umgebungsluf direk am Rohr oder an der Kühldecke einen kriischen relaive Luffeuche-Wer (in dem Fall ca. 98 %), sink der Widersand des Fühlers enorm. Dies Daher wird of ein sog. Konverer zwischen Taupunkfühler und Einzelraumregler insallier. Dieser Konverer übernimm die Funkion des Einzelraumreglers. Bei ensprechender Taupunkgefahr wird über einen poenialfreien Wechselkonak eine Taupunkmeldung an einen Einzelraumregler überragen [Schema 5] Taupunkwächer mi essumformer Alernaiv zum Taupunkfühler kann auch ein Taupunkwächer vorgesehen werden. Dabei is der Taupunkwächer nich nur Sensor, sondern auch ein Akor. Insallier wird dieser SCHEA ebenfalls am Vorlauf 04 einer jeden Regelzone, innerhalb der jeweiligen Regelzone. Bei einer relaiven Luffeuche von 95% wird ein Wechselkonak geschale. Gleichzeiig besiz der Taupunkwächer die öglichkei den esswer im Bereich 70% 85 % relaiver Luffeuche in ein 0 10 V-Signal auszugeben. Dadurch ergeben sich eine Reihe von Einsazmöglichkeien für dieses Baueil, je nach dem, welche Sellorgane und Einzelraumregler mi ihm im Konak sehen. Verschiedene onageopionen werden nachfolgend beschrieben: Wird der Schalpunk erreich, kann die Sromversorgung miels dieses Wechselkonakes vom Sellanrieb des Zonenvenils unerbrochen werden, so dass das Zonenvenil zufähr (bei Bedarf auch umgekehres Funkionsprinzip möglich). Gleichzeiig kann über das ausgegebene 10 V- Signal an einen Einzelraumregler überragen werden, der in der Lage is, dieses Signal zu verarbeien, um die drohende Taupunkgefahr bei 85% relaiver Luf bereis anzuzeigen [Schema 6]. Die Ausgangssignale des Taupunkwächers können auch gemäß des nebensehenden Schemas genuz werden. Dabei wird der Umschalkonak bei 85% relaiver Feuche genuz, um einen zusäzlich seig arbeienden Sellanrieb anzuseuern, der bei zunehmender Taupunk gefahr den Volumensrom in der Decke drossel. Bei 85 % relaiver W W V V 24 V~ Feuche wäre heoreisch der Deckenbereich geschlossen. Dieser Fall kann prakisch jedoch nich einreen, da bei seigender Taupunkgefahr eine Volumensromdrosselung einri und somi die Oberflächenemperauren nach unen begrenz werden. Das zweie Zonenvenil wird normal über den Einzelraumregler geseuer, um die Raum-Sollemperaur zu halen [Schema 7]. 24V~ Schema 6 Schema 7 6 7

5 Kapiel 2 Zenrale Regelung von Heiz- und Kühldecken Lohar Olejniczak (Werksameiser bei ics) 2.1 Außenemperaurgeführe Vorlaufemperaurregelung und Wärmeüberragersaionen Das Herzsück einer jeden Heiz- und Kühldeckenanlage is der zenraler Regler und die dazugehörige hydraulische Schalung. Welche individuellen Besonderheien für ein Heiz- und Kühldeckensysem beache werden sollen und welche möglichen Ausführungsvarianen zur Anwendung kommen können, soll in diesem Kapiel erläuer werden. 2.2 Zenrale außenemperaurgeführe Vorlaufemperaurregelung Die Regelung von Kühldecken erfolg klassisch in Abhängig kei der Lasanforderungen. In der Regel werden die Vor lauf emperauren enlang einer Kennlinie an die äußeren Wierungsbedingungen angepass (Außenemperaur-geführe Vorlaufemperaurregelung). Das bedeue, dass bei seigenden Außenemperauren (gemessen über den Außenemperaurfühler) die Vorlaufemperauren des Kühlkreises minimier werden. Dies beruh auf der Annahme, dass die abzuführenden Kühllasen mi seigenden Außenemperauren ebenfalls seigen. Ensprechende Kühlkennlinien können vorgegeben werden, um gebäudespezifische Eigenschafen (z.b. Gebäudeschwere ec.) berücksichigen zu können. iels einer Bei mischschalung wird die ensprechende Soll-Vorlaufemperaur hergesell [Schema 8]. Die Soll-Vorlaufemperaur wird miels eines Vorlaufemperaurfühlers permanen gemessen. Bei Abweichung von der Soll-Vorgabe wird aus dem Rücklauf ensprechend mehr oder weniger Kühlmedium beigemisch. Im Kühlfall werden zwei weiere Parameer im Gebäude überwach. An mehreren Sellen werden die Raumemperaur und die relaive Feuche miels Raumwermessumformer gemessen. Der zenrale DDC-Regler errechne hieraus in Echzei die akuelle Taupunkemperaur und begrenz die Vorlaufemperaur nach unen. So is gewährleise, dass zu keinem Zeipunk die Taupunkemperaur an den Deckensysemen unerschrien wird. Dies ermöglich die maximale Lasabfuhr uner Berücksichigung enscheidender raumklimaischer Zusandsgrößen. Das bedeue, dass die Kühlkreis-Vorlaufemperaur ses bereis knapp oberhalb der akuellen Taupunkemperaur gefahren wird (Diagramm). Arbeie der Kühldeckenkreis während der Heizperiode als Heizdeckenkreis, erfolg eine Funkionsumkehr. Die Vorlaufemperauren folgen dann einer vorgegebenen Heizkennlinie. Die Were der Raumwermessumformer bleiben dabei unberücksichig und haben keinen Einfluss auf die wierungsgeführen Vorlaufemperauren. Bei ehrkreisanlagen können je Kühl-/Heizkreis individuelle Vorlaufemperauren realisier werden. Sämliche Rechenvorgänge werden durch eine auf Kühlund Heizdeckenanlage spezialisiere freiprogrammierbare Gebäudeauomaion realisier. Je nach Anlagengröße und AF R Kühldeckenkreis 32 C 30 C AF miss AT= 32 C IST- Bedingungen im Raum RT= 26 C r.f.= 52% Legende: RT - Raumemperaur r.f.- relaive Feuche AT- Außenemperaur AF- Außenemperaurfühler v SOLL= 15,0 C v IST= 15,7 C Zenrale Regelung von Heiz- und Kühldecken DDC - Regler Temperaursensor ischvenil gemessene Außenemperaur 25 C 20 C 18 C 17 C Kennlinie IST- Verlauf Kennlinie SOLL- Verlauf 20 C 20 C 19 C 18 C 17 C 16 C 15 C v SOLL SOLL- Vorlaufemperaur 15,5 C akuelle Taupunkemperaur berechne Schema 8 8 9

6 Kapiel 2 Zenrale Regelung von Heiz- und Kühldecken Anlagenyp kann die Gebäudeauomaion modular erweier werden. 2.3 Wärmeüberragersaionen Jedes Deckensysem kann zusäzlich zum Heizen auch zum Kühlen genuz werden. Enweder durch eine 2-Rohr- Anlage, bei der zenral, in Abhängigkei zur Jahreszei oder Außenemperaur, zwischen Kühlmedium und Heizmedium für das ganze Gebäude oder besimme Gebäudeeile umgeschale wird. Auch beseh die öglichkei, miels einer 4-Rohr-Anlage individuell in einzelnen Regelzonen zu heizen, während parallel in benachbaren Regelzonen noch gekühl wird. Da Kühl- und Heizdeckensyseme Flächenemperierungssyseme sind, werden in der Regel gegenüber anderen Kühl- und Heizsysemen im Kühlfall minimal nur 15 C im Vorlauf und im Heizfall max C benöig. Daraus ergib sich der enorme Voreil, das als Käle- und Wärmeerzeuger alernaive oder regeneraive Syseme zur Anwendung kommen können und somi sehr energieeffizien sind. AF R Change- Over- Signal Schema 9 DDC - Regler Temperaursensor ischvenil Freigabe Heizfall/ Kühlfall Kühl-/Heizdeckenkreis Je nach Aufsellungsor und Ar der Wärme-/Käleerzeugung wird es nowendig, primärseiig zur Verfügung sehende edienemperauren auf ein niedrigeres Temperaurniveau zu ransferieren, eine Sysemrennung zur Primärseie vorzunehmen oder eine Umschalung zwischen verschiedenen Versorgungsmedien herzusellen. Unerschiedlichse, individuell hergeselle und an die jeweils nowendigen Bedingungen angepasse Wärmeüberragersaionen werden als Bindeglied zwischen der Käle-/Wärmeerzeugung und den Kühl-/Heizkreisen insallier, um die Wärmeüberragung zwischen Primär- und der Sekundarseie vollumfänglich zu gewährleisen. Generell sind sehr unerschiedliche hydraulische Schalungsaren möglich. Gerade durch den Einsaz von regeneraiven oder alernaiven Energieerzeugern ergeben sich unerschiedliche Anschlusssiuaionen. Einige wesenliche Beispiele werden im Folgenden berache. Die kompleen Wärmeüberragersaionen inkl. Schalschrank und freiprogrammierbaren, modular erweierbaren DDC-Regler werden individuell geplan, geferig, vollsändig verdrahe und wasserdampfdiffusionsdich sowie gegen Wärmeverlus gedämm. Wärmeauscher Pufferspeicher 35% Frosschuzaneil Kalwassererzeugung Wärmeerzeugung (reversible WP) ( WP mi freier Kühlung) Schema Wärmeüberragersaion Freigabe Kühlung und Freigabe Heizung: 2-Rohr-Anlage a) Heizung/Kühlung AF über einen Käle-/Wärmeerzeuger [Schema 9] R Ofmals übernimm ein- und derselbe Energieerzeuger die Wärme- und die Kalwassererzeugung. DDC - Regler AF R Change Over Signal Kühl-/Heizdeckenkreis Eine Sysemrennung zwischen Primärseie und Sekundärseie kann nowendig werden, wenn der Wärme-/Käl- Temperaursensor eerzeuger im Freien seh und dadurch der Primärbereich mi Frosschuzmiel berieben wird. Die hydraulische Trennung kann aber auch miels einer Temperaursensor hydraulischen Weiche erfolgen. DDC - Regler ischvenil Die freiprogrammierbare ischvenilddc-regelung realisier die wierungsgeführen Vorlaufemperauren (im Kühlfall mi unerer Kappung zur Taupunkvermeidung) und gib eine Freigabe für die Käle-/Wärmeerzeugungsanlage. Des Weieren wird über die vorherrschenden Außenemperauren durch die DDC-Regelung die Umschalung zwischen Kühlung und Heizung vorgenommen. Parallel wird ein Change-Over-Signal ausgegeben, welches den Temperaursensor ischvenil Umschalvenil Freigabe Freigabe Kühl-/Heizdeckenkreis Wärmeauscher hydraulische Weiche Pufferspeicher 35% Frosschuzaneil angeschlossenen Einzelraumreglern der Regelzonen zenral den jeweiligen Anwendungsfall (Kühl- oder Heizfall) signalisier und somi eine Funkionsumkehr in den Einzelraumregeln auslös. b) Heizung/Kühlung über gerenne Käle- und Wärmeerzeuger [Schema 10] Wenn die Wärme- und Käleerzeugung gerenn erfolgen, wird sekundär eine Umschalvorrichung nowendig, welche in Abhängigkei der Anforderung zwischen den jeweiligen Energieerzeugern hin- und herschale. Es is jeweils Pufferspeicher nur einer der Energieerzeuger frei geschale, während der andere Wärmeauscher blockier wird. Diese Umschalvorrichung is Kalwassererzeugung in der Regel ein Umschalvenil, welches von der zenralen Regelung eines Gebäudes oder Gebäudeeiles beäig wird. Dabei ändern sich zenral für das gesame Gebäude 35% Frosschuzaneil oder einen Gebäudeeil die Sysememperauren, Parallelberieb in der die den Übergangszei oder ganzjährig Regelzonen zur Verfügung gesell möglich werden. hydraulische Weiche Kalwassererzeugung Wärmeerzeugung SCHEA 10 Die Umschalung (zwischen Kühl- und Heizfall) erfolg in Abhängigkei der Außenemperaur, Wärmeerzeugung kann aber auch auf Grundlage anderer Parameer vorgenommen werden. i der Umschalung kehr sich auch die Energieerzeugerfreigabe um. SCHEA

7 Kapiel 2 Zenrale Regelung von Heiz- und Kühldecken AF Freigabe Freigabe Kühl-/Heizdeckenkreis permanen exisieren (wie z.b. Krankenhäuser, Laborgebäude, Produkionsbereiche ec.), welche den Einsaz einer 4-Rohr-Anlage rechferigen. R DDC - Regler Temperaursensor Die hydraulische Schalung ermöglich individuelles Hinund Herschalen zwischen Heizen und Kühlen je Regelzone, da beide Versorgungsmedien durch das sogenanne 4-Rohr-Sysem unmielbar vor jede Regelzone geführ werden und dadurch permanen (oder in der Übergangszei gleichzeiig) zur Verfügung sehen. Temperaursensor ischvenil ischvenil Pufferspeicher Wärmeauscher 35% Frosschuzaneil hydraulische Weiche Kalwassererzeugung Parallelberieb in der Übergangszei oder ganzjährig möglich Ewaige Wärmeverluse durch das Hin- und Herschalen sind relaiv gering, da die Deckensyseme kaum Wärme speichernde assen besizen und auch nur mielbar mi dem Gebäudekörper verbunden sind. Auch besizen die Einzelraumregler eine definierbare Tozone, in der im Raum weder gekühl noch geheiz wird. Ensprechendes Nuzverhalen führ weier zur inimierung von Energieverlusen bei gleichzeiiger Gewährleisung von maximalem Komfor. Wärmeerzeugung Schema 11 Seig die Anzahl der Heizkreise, die unerschiedliche Gebäudeeile zu versorgen haben, kann es gerade in der Übergangszei nowendig werden, einen Gebäudeeil noch zu kühlen, während in einem anderen Gebäudeeil schon Heizbedarf beseh. Dadurch verkomplizier sich die gesame hydraulische Schalung ewas, is jedoch umsezbar. Dabei sind im Vorfeld Überlegungen anzusellen, ob dieser erhöhe Aufwand, der unerschiedlichen Bereisellung von unerschiedlich emperieren Versorgungsmedien und der dami auch verbundene parallele Berieb zweier Energieerzeuger asächlich nowendig is, zumal eine parallele Bereisellung in den meisen Fällen nur während der Übergangszei nowendig wird. Of genüg eine schnell reagierende Einzelraumregelung, um die Behaglichkeiswünsche während der Übergangszei sicherzusellen. Sollen jedoch in einem Gebäude oder einem Gebäudeeil sehr unerschiedliche Lasanforderungen permanen besehen, dann beseh die öglichkei, jeder Regelzone separa das ensprechende Versorgungsmedium bereizusellen. Hierfür wird dann eine 4-Rohr-Anlage nowendig (siehe 2.3.2) Wärmeüberragersaion Kühlung und Heizung 4-Rohr-Anlage [Schema 11] SCHEA 11 Wenn im Rahmen der Planungen über eine 4-Rohr-Anlage nachgedach wird, sollen bei der Enscheidung dafür die Gründe sehr überzeugend sein. Der exrem hohe Komfor, jeder Regelzone individuell das ensprechende Versorgungsmedium bereizusellen, läss sich nur mi hohem Anlagen- und Reglungsaufwand durchsezen. Das ha naürlich Auswirkungen auf die Invesiionskosen und die Beriebskosen, da jeder Nuzer veranworungsvoll mi dieser parallelen Bereisellung umgehen muss. In der Praxis wird diese individuelle Bereisellung of nich vollumfänglich durchgesanden. Gerade bei großen Bauvorhaben, in den zusäzlich mechanische Lüfungsanlagen vorgesehen werden, wird in lezer Konsequenz diese Individualiä bei der Bereisellung emperierer Luf nich geplan. Dennoch gib es of spezielle Bauvorhaben, in denen die verschiedenen Lasanforderungen asächlich auch 12 13

8 Kapiel 3 Anlagenkonzepionen zur Wärmeerzeugung und Wärmesenkung Kranhaus Süd, Köln (climaboard cuaf) Flächenemperierungssyseme und somi auch die Kühlund Heizdecken arbeien vorrangig nach dem Prinzip des Srahlungsausausches. Das heiß, Körper mi höherem Oberflächenemperaurniveau srahlen an Körper mi niedrigerem Temperaurniveau Wärme ab. In Abhängigkei von aerial und Oberflächenbeschaffenhei geling das ihnen mal mehr und mal weniger gu. Körper mi einer großen Fläche benöigen erfreulicherweise nur einen geringeren Temperaurunerschied zum absorbierenden Köper als Köper mi einer kleinen Wärme srahlenden Oberfläche. Aus dieser Wechselwirkung heraus ergib sich die Energieeffizienz aller Flächenemperaursyseme. Da diese mi großen Wärme srahlenden Flächen arbeien, werden zur Deckung des Wärmebedarfs bzw. zur Deckung der Kühllas nur geringe Temperaurunerschiede zum Umwelemperaurniveau benöig. Im Kühlfall werden so nur noch Vorlaufemperauren von minimal 15 C und im Heizfall maximal 35 C auf Grund sehr guer spezifischer Wärmeüberragungsleisungen benöig. Wärmeerzeugung/ Wärmenuzung Brennwerechnik Wärmepumpen (Luf-, Wasser- und Erdwärme) Abwärme aus Kompressionskäleprozessen (Kondensaorabwärme) Abwärmenuzung aus BHKW Wärmesenken/ Käleerzeugung Kompressionskäleechnik (Kalwassersaz; reversible Wärmepumpen) Absorpionskäleechnik in Kombinaion mi Fernwärme, BHKW Passive Kühlung: Grundwasser, Erdwärme Gängige Anlagenkonsellaionen, Energieerzeuger und Energiequellen sollen folgend kurz berache werden. Durch diese posiiven Eigenschafen rücken Flächenemperierungssyseme in den Fokus der Fachplaner und Archieken, da in Zeien, in denen die Energiewende gesemm werden soll, vor allem energieeffiziene und umwelschonende Gebäudeechniksyseme wie Kühl- und Heizdecken benöig werden. Für Fachleue sind die Beriebsemperauren von Flächenemperierungssysemen ineressan, denn sie ermöglichen, neben der Verwendung von klassischen Anlagenkonsellaionen von Wärmeerzeugern und Wärmesenken, den Einsaz von alernaiven und regeneraiven Energieerzeugern bzw. Energiequellen. Das eröffne eine große Bandbreie von Einsazmöglichkeien sowie Ausführungsvarianen. 14 Anlagenkonzepionen zur Wärmeerzeugung und Wärmesenkung bei Heiz- und Kühldecken Die duale Nuzung von Heiz- und Kühldecken ohne Komforeinbußen ermöglich of auch eine duale Nuzung der Energieerzeuger bzw. Energiequellen sowie die Nuzung von Wärmeüberschüssen (sog. Abwärme). Das is im Hinblick auf die Invesiionskosen und die Ausnuzungsrae der insallieren Technik ineressan, da ein koninuierlicher Berieb ermöglich wird. 15

9 Kapiel 3 Anlagenkonzepionen zur Wärmeerzeugung und Wärmesenkung Schema 12 Anlagenbeispiel 1 Wärmeerzeugung: Brennwerkessel kühle Kalwassersaz als auch der Gas-Brennwerkessel langjährig bewehre Anlagenechnik sind. Auch is Erd-/ Flüssiggas oder Öl als Energieräger für den Brennwerkessel fas überall durch die gu ausgebaue Infrasrukur verfügbar. Schema 13 Primäremperaur max.: Vorlauf: 40 C; Rücklauf: 32 C Käleerzeugung: Kompressionskälemaschine (Luf gekühl) Primäremperaur min.: Vorlauf: 9 C 12 C; Rücklauf: 15 C 18 C Nowendiger Energieräger: Srom + Erd-/Flüssiggas oder Öl Das Anlagenbeispiel 1 beschreib die klassische Anlagenkonsellaion. Die Voreile liegen vor allem in den niedrigen Invesiionskosen sowie darin, dass sowohl der lufge- Nacheilig sind die Beriebskosen für die Kühlung, da die Wärmesenkung über den Kompressionskäleprozess gewonnen wird sowie die Sillsandszeien der Geräe auf Grund der jahreszeilich spezifischen Nuzungsperioden. Jedoch kann auf Grund der posiiven Sysememperauren der Brennwereffek im Heizfall in vollem Umfang ausgenuz werden. Auch die Erzeugung des Kalwassers erfolg uner günsigen Voraussezungen, da die primärseiige Vorlaufemperaur minimal lediglich 9 C sein muss. Je nach Anlagenbedingungen kann die primärseiige Vorlaufemperaur im Kühlfall sogar auf 12 C angehoben werden [Schema 12]. Anlagenbeispiel 2 Wärmeerzeugung: Brennwerkessel Primäremperaur max.: Vorlauf: 40 C; Rücklauf: 32 C Käleerzeugung: reversible Luf-/ Wasserwärmepumpe Primäremperaur min.: Vorlauf: 9 C 12 C; Rücklauf: 15 C 18 C Nowendiger Energieräger: Srom + Erd-/ Flüssiggas oder Öl Die klassische Anlagenkonsellaion wurde im Anlagenbeispiel 2 insowei geänder, dass anselle des Kalwassersazes eine reversible Luf-/Wasser-Wärmepumpe vorgesehen wurde. Der Voreil lieg darin, dass eine Doppelnuzung eines Anlageneils möglich wird und somi Sillsandszeien vermieden und eine bessere Geräeausnuzung erziel werden. Im Heizfall kann die Luf-/Wasserwärmepumpe bis zu Außenemperauren von 5 C ohne Unersüzung bei gleichzeiig sehr guen Leisungszahlen die Wärmeversorgung übernehmen. Der Brennwerkessel unersüz bei Außenemperauren uner 5 C bivalen die Wärmepumpenanlage. Da Vorlaufemperauren der Kesselanlage von nur max. 40 C benöig werden, erfolg bei sehr frosigen Außenemperauren die Wärmeerzeugung ebenfalls energieeffizien. Die Beriebskosen werden durch den Doppelnuzungseffek sowie durch die sehr guen Wärmepumpen-Leisungszahlen im Heizfall opimier. Der höheren Energieeffizienz sehen zwar höhere Invesiionskosen für die reversible Wärmepumpe engegen, sind jedoch als marginal zu berachen und amorisieren sich innerhalb weniger Jahre [Schema 13]

10 Kapiel 3 Anlagenkonzepionen zur Wärmeerzeugung und Wärmesenkung Anlagenbeispiel 4 Wärmeerzeugung: Wasser/Wasser- Wärmepumpe; Sole-/Wasser-Wärmepumpe Primäremperaur max.: Vorlauf: 37 C; Rücklauf: 32 C Käleerzeugung: (mi passiver Kühlung), akive Kühlung als Opion Primäremperaur min.: Vorlauf: 10 C Rücklauf: 15 C (je nach Grundwasseremperaur) Das Erdreich bzw. das Grundwasser haben ein Temperaurniveau von ca. 10 C 12 C, dass sowohl für den Heizfall als auch für den Kühlfall opimal sind. Auch der Vorra an Energie is nahezu unerschöpflich. Während in den Anlagenbeispielen 1 bis 3 die Energieeffizienz von den Außenemperauren abhängig is, gewährleise das gleichbleibende Temperaurniveau der Wärmequelle im Anlagenbeispiel 4 eine Wärmeerzeugung mi sehr hoher Energieeffizienz unabhängig von den vorherrschenden Außenemperauren. Die möglichen Leisungszahlen im Heizfall sprechen für sich. Da das Kühlen nich in allen Bereichen nowendig is oder auch als energeischer Luxus gil, biee diese Ar der Energieerzeugung die öglichkei, eine sog. passive Kühlung zu nuzen. Schema 14 Anlagenbeispiel 3 Wärmeerzeugung: reversible Luf-/ Wasserwärmepumpe Primäremperaur max.: Vorlauf: 35 C; Rücklauf: 32 C Käleerzeugung: reversible Luf-/ Wasserwärmepumpe Primäremperaur min.: Vorlauf: 9 C 12 C; Rücklauf: 15 C 18 C Nowendiger Energieräger: Srom Das Anlagenbeispiel 3 is eine lohnende Alernaive zu den Anlagenbeispielen 1 und 2. Denn zum einen wird durch die Doppelnuzung der gesamen Anlage ein sehr guer Auslasungsgrad erreich. Und zum anderen verringern sich die Invesiionskosen ensprechend, da ein und dasselbe Aggrega sowohl Heizung als auch Kühlung übernimm. Dies eigne sich besonders dann, wenn die Kühl- und Heizlasen gering sind und wenn außer einer Sromversorgung kein weierer Energieräger als Energiequelle zur Verfügung seh bzw. sehen soll, da womöglich Erschließungskosen vermieden werden sollen. Der Gesamenergieeffizienz is zuräglich, wenn bei der Wahl dieser Anlagenkonsellaion der Anlagensandor berücksichig wird. Da dies eine monoenergeische Ausführung is und eine mögliche Nachheizung durch einen Heizsab erfolg, solle dieses Anlagenbeispiel in Regionen mi relaiv moderaen Außenemperauren während der Heizperiode Anwendung finden (Nordrhein Wesfalen oder Schleswig Holsein). Die Trinkwassererwärmung solle hierbei dezenral und nich durch die Wärmepumpe erfolgen [Schema 14]. Nowendiger Energieräger: Srom Das Anlagenbeispiel 4 sell eine Ausführungsvariane mi großem Poenial dar, da die Wärme miels einer monovalen beriebenen, reversiblen Wärmepumpe bereigesell wird, die enweder das Grundwasser oder das Erdreich als Wärmequelle nuz. Der Voreil dieser Ar der Wärmegewinnung lieg darin begründe, dass ganzjährig naürliche Wärmequellen relaiv konsan genuz werden können. Das heiß, dass im Kühlfall das vorhandene Temperaurniveau der Wärmequelle genuz werden kann, ohne dass der energeisch sehr aufwendige Kälekompressionsprozess bemüh werden muss. Wenn das naürliche Temperaurniveau im Kühlfall auf Grund ewaiger hoher Kühllasen nich ausreich, beseh die Opion, akiv über re versible Wärmepumpe zu kühlen. Obwohl diese Ar der Ausführung energeisch sehr ineressan und empfehlenswer is, sind bei dieser Anlagenvariane die hohen Invesi ionskosen zu bedenken, denn im Vorfeld sind die Bodenbeschaffenhei bzw. die Grundwasseriefe nich immer abschäzbar. Je nach Bodenar können die Wärme en zugsleisungen sehr uner schiedlich sein. Auch die preis werere und energieeffizien ere Variane der Grundwassernuzung, kann nich immer Anwendung finden, da uner Umsänden die Grundwasserzusammensezung oder wechselnde Grundwasseriefen dies verhindern. Diese Erkennnisse lassen sich jedoch nur mi ensprechenden Probebohrungen in Erfahrung bringen, ohne dass eine anschließende erfolgreiche Ausführung garanier werden kann [Schema 15] Schema 15

11 Kapiel 3 Anlagenkonzepionen zur Wärmeerzeugung und Wärmesenkung Anlagenbeispiel 5 Wärmeerzeugung: BHKW / Brennwerkessel Primäremperaur max.: Vorlauf: 90 C; Rücklauf: 70 C/ Vorlauf: 45 C; Rücklauf: 35 C Käleerzeugung: BHKW Absorpionskälemaschine (LiBr / Wasser) Primäremperaur min.: Vorlauf: 90 C; Rücklauf: 70 C/ Vorlauf min: 11 C; Rücklauf min.: 16 C Nowendige Energieräger: Erdgas, Diesel Im ielpunk dieses Anlagenkonzepes sehen ein BHKW, eine Absorpionskälemaschine sowie eine Brenn wer kesselanlage. Dieses ewas komplex anmuende Anlagenkonzep eigne sich in der Regel für Bauvorhaben, die ganzjährig einen Bedarf an Kühlung und an Heizung besizen, z. B. große Verwalungs- und Bürogebäude bzw. Fachberiebe (Fleisch- und Wurswaren, Großbäckereien, Wäschereien), bei denen ganzjährig für die Gebäudeklimaisierung und Kondiionierung der Zuluf ein ensprechend bemessener Wärmebedarf vorhanden is. Ziel dieser Anlage is, durch Einsaz eines Energierägers eine möglichs große Bandbreie von Energieformen zu nuzen und dezenral (als Insellösung) energieeffizien dem Nuzer zur Verfügung zu sellen. Lohnend is diese Ausführung dann, wenn mi der sorgfäligen Auslegung der Anlagenkomponenen lange Beriebszeien erziel werden. Auch in diesem Fall lohn sich die Insallaion von Heiz- und Kühldecken, da die benöigen Temperaurniveaus sich posiiv auf die Wirkungsgrade der eingesezen Anlagenkomponenen auswirken. Die Kombinaion von Blockheizkrafwerk und Absorpionskälemaschine is dabei eine schon klassische Anlagenkonsellaion, da dadurch das BHKW nich nur unersüzend im Heizfall (Grundlasabdeckung 30 %) wirk, sondern auch im Kühlfall den kälechemischen Prozess aufrech häl. Dadurch werden ca Beriebssunden jährlich möglich, die das Sysem renabel machen. Der dadurch noch parallel erzeuge Srom kann eingespeis oder zur Eigenversorgung genuz werden [Schema 16]. Schema

12 Kapiel 4 hermografie mach Technik sichbar Thermografie mach Technik sichbar Qualiässicherung und ein hohes Ausführungsniveau werden durch deailliere Planungen, gründliche onagevorbereiung, Einsaz hochweriger aerialien, Überwachung der Ausführungsqualiä sowie durch permanene Qualiäskonrolle erziel. Die Funkionaliä der Deckensyseme sowie die dami verbundene Erfüllung der hermischen Behaglichkei im Aufenhalsbereich hängen maßgeblich von der Ausführungsqualiä ab. Kann diese Ausführungsqualiä erziel werden, münde dies in eine gleichmäßige Temperierung der Deckenfläche bei dem berechneen Oberflächenemperaurniveau. Wie wichig die Oberflächenemperaur für die Wärmeüberragung und für angemessene Beriebskosen is, erkenn man daran, dass die Kühlleisung einer Decke sich um 10 % minder, wenn deren Oberflächenemperaur im iel um 1 Kelvin vom Soll abweich. Um diese inderleisung wieder auszugleichen, erhöhen sich die Beriebskosen um ca. 3 %. Daher dien die Thermografie als Nachweis dafür, ob das angesrebe Qualiäsniveau erreich wurde. Eine Thermografie zeig sehr deulich Ausführungsdefizie durch Temperaur unerschiede. So werden zum Beispiel fehlender Konak der Kühl regiser oder auch Durchflusssörungen durch mangelnden hydraulischen Abgleich schonungslos offenbar. Beispiel: Lichkuppel mi senkrecher Blende Gipskaronkühldecke climaboard-s cu Decklage: Climafi von Rigips Bausoff + eall, Leipzig (climaboard cu) Senkreche Blende der Lichkuppel is nich mi Kühlechnik akivier. Die Temperaurunerschiede gegenüber den akivieren Flächen sind deulich erkennbar 22 23

13 Inegrale Climasyseme GmbH örikesraße Leipzig Tel.: 0341/ Landessparkasse zu Oldenburg (climaplan ppaf)