HYBRIDKÜHLDECKEN A11 Hybrid. Klimadecken & Hybridsysteme

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1 HYBRIDKÜHLDECKEN A11 Hybrid Klimadecken & Hybridsysteme

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3 Reduktion des CO 2 -Ausstosses durch Energieeffizienz 2 3 Langfristige Entwicklung der CO 2 -Konzentration in der Atmosphäre In der Atmosphäre herrscht ungefähr ein Volumenanteil von 0,03% CO 2, ohne das die Pflanzen- und die Tierwelt sowie menschliches Leben nicht existieren würden. Normalerweise ist der CO 2 -Gehalt durch die Austauschprozesse während der Photosynthese konstant. Erst die Industrialisierung reicherte den CO 2 -Vorrat in der Atmosphäre durch die Verbrennung fossiler Rohstoffe wie Kohle, Erdgas, Erdöl und Ölschiefer an. Das ist die energiebedingte CO 2 -Emission. CO 2 -Konzentration in den letzten Jahren CO 2 -Konzentration (ppm) Kritische CO 2 -Konzentration: 400 bis 450 ppm Prognose 2005 Eiszeit Eiszeit Eiszeit Eiszeit Diagramm aus «Atlas der Globalisierung», Le Monde diplomatique

4 Energieeffizienz: Nutzung der Potenziale 4 5 Nachhaltige Strategien zur Reduktion der CO 2 -Emissionen CO 2 -Emissionen stellen den wichtigsten Teil der Klimagase dar. In den Nachhaltigkeitsstrategien der meisten Staaten ist die Reduktion der CO 2 -Emissionen, die auf die Nutzung fossiler Energieträger zurückzuführen sind, ein zentraler Bestandteil. Sie verlangt einen sparsamen Einsatz von Energie und Rohstoffen und den verstärkten Einsatz erneuerbarer Energien. Der Schweizerische Bundesrat z.b. formulierte dies in der «Strategie Nachhaltige Entwicklung 2002» wie folgt: «Das Szenario der 2000-Watt-Gesellschaft dient der Energie- und Klimapolitik als Zielvorgabe, was langfristig eine Reduktion der Treibhausgase (primär CO 2 ) auf nachhaltig eine Tonne/Kopf, eine Deckung des Energieverbrauches von 500 Watt/Kopf aus fossilen und 1500 Watt/Kopf aus erneuerbaren Energieträgern erfordern würde. Diese strebt der Bundesrat in den nächsten Jahrzehnten an.» Watt pro Person Sonstige erneuerbare Energien Wasserkraft Kernbrennstoffe fossile Brennstoffe nicht fossile Energien fossile Energien Die Industrie ist gefordert, sich für die Erfüllung der Vorgaben rechtzeitig einzusetzen. Die Hybridkühldecke nutzt konsequent die Potenziale zur Energieeinsparung: Kühlmedium Wasser 80% der Raumkühlung erfolgen über Kühlwasser Aktive Nutzung der Gebäudemasse Ein Drittel der Energie wird zwischengespeichert und nachts abgeführt Hohe Kühlwassertemperaturen 18 C (16 bis 20 C) Bedarfsabhängige Regelung Mengenvariabel und VVS-fähig ohne Systemeinschränkungen Verlustfreie Umschaltung von Heizen auf Kühlen Schnelle Reaktionsmöglichkeit auf wechselnde thermische Lasten Ansprechzeit (Zeitkonstante) Wie bei Kühldecken Wärmeaustausch mit hohem Strahlungsanteil Raumlufttemperatur 1 2 K über der (empfundenen) Raumtemperatur Freie Kühlung (Free Cooling) Zusätzliche Betriebsstunden mit freier Kühlung (CO 2 -freie Energie) Jahr Technisches Absenkpotenzial

5 Vergleich Hybridkühldecke und Kühldecke mit konventionellem System (VVS-System) VVS-System Kühldecke Hybridkühldecke Elektrische Energie 550 g CO 2 /kwh 29,1 kwh/m 2 a g CO 2 /m 2 a 19,8 kwh/m 2 a g CO 2 /m 2 a 9,0 kwh/m 2 a g CO 2 /m 2 a Wärmeenergie 200 g CO 2 /kwh 27,5 kwh/m 2 a g CO 2 /m 2 a 6,3 kwh/m 2 a g CO 2 /m 2 a 2,7 kwh/m 2 a 540 g CO 2 /m 2 a Total g CO 2 /m 2 a g CO 2 /m 2 a g CO 2 /m 2 a Bei einer Belegungsdichte von 10 m 2 Bodenfläche pro Person beträgt die jährliche Reduktion des CO 2 -Ausstosses pro Person Hybridkühldecke im Vergleich zur Kühldecke 66,6 kg/a CO 2 Hybridkühldecke im Vergleich zum konventionellen System 160,2 kg/a CO 2

6 Die Hybridkühldecke A11 Hybrid kombiniert Bewährtes mit Neuem 6 7 Was bedeutet Hybrid? Der Begriff «Hybrid» ist griechischen Ursprungs (Hybrida) und hat die Bedeutung von etwas Gebündeltem, Gekreuztem oder Gemischtem. Allgemein versteht man in der Technik unter Hybrid ein System, bei welchem zwei Technologien miteinander kombiniert werden. Die vorangestellte Bezeichnung «Hybrid-» betont ein aus unterschiedlichen Arten oder Prozessen zusammen gesetztes Ganzes. Die Besonderheit liegt darin, dass die zusammengebrachten Elemente für sich schon Lösungen darstellen, durch das Zusammenbringen aber zusätzliche erwünschte Eigenschaften entstehen können. Hybridkanäle im Deckenhohlraum, Kühldeckenplatten abgeklappt Hybridkühldecke in Bandrasterausführung

7 Die Hybridkühldecke kombiniert zwei Systeme Thermoaktive Decke (Betonkerntemperierung) Strahlungskühldecke Die Oberseiten der Hybridkanäle sind mit Kupferrohrmäandern aktiviert

8 Die Funktion der Hybridkühldecke A11 Hybrid 8 9 Die Hybridkanäle werden ans Zuluftkanalsystem angeschlossen. An der Oberseite der Kanäle sind Düsenstöcke eingelassen, aus denen die Zuluft mit grosser Geschwindigkeit (8 m/s) ausströmt. Die Form der Düsen ermöglicht einen geräuschlosen Luftaustritt. Die Zuluftstrahlen erzeugen eine starke Umwälzung der Luft im Deckenhohlraum und verhindern eine Temperaturschichtung im gesamten Hohlraum. Die Wärmeaustauschflächen Betonoberfläche, aktivierte Oberseite der Hybridkanäle und Rückseite der Kühldeckenplatten sind über die erzeugten Luftwirbel optimal miteinander verbunden. Die überschüssige Wärme des Raumes wird von der Metalldecke über Strahlung und Konvektion erfasst und teilweise von den aktivierten Kühldeckenflächen direkt abgeführt. Der Rest gelangt in den Deckenhohlraum und wird dort in die Betondecke eingespeichert. Nachts werden die Hybridkanäle, welche an der Oberseite mit Kupferrohrmäandern belegt sind, von Kühlwasser durchströmt. Die Zuluft ist in diesem Betriebszustand abgeschaltet. Die Hybridkanäle führen über den Strahlungsaustausch die tags zuvor im Beton gespeicherte Wärme ab und kühlen die Betondecke auf die optimale Temperatur für den nächsten Tag vor. Beton Thermisch aktive Schicht der Betondecke Strahlung Konvektion 1 Hybridkanal 2 Aktivierung mit Kupferrohrmäandern 3 geschlossene, abgehängte Decke 4 Aktivierung der Decke mit Kupferrohrmäandern 5 Luftaustritt (8 m/s) über Düsenstöcke 6 Luftwirbel

9 Die Leistungsmerkmale der Hybridkühldecke A11 Hybrid Sehr gute thermische Behaglichkeit in Arbeitsräumen Raumtemperatur, geregelt Heizen Kühlen Zugluftfreiheit Geringe Raumluftgeschwindigkeiten Impulsarme Luftverteilung Abbau von Temperaturdifferenzen Zuluft zu Raumluft Verhinderung von Kaltluftabfall an Fensterflächen im Winter Sehr gute akustische Behaglichkeit Gute Schallabsorption für optimale Nachhallzeiten Verhinderung von Telefonie zwischen einzelnen Räumen Sehr gute hygienische Behaglichkeit Hygienisch unbedenkliche Werkstoffwahl Konstruktionen Lufteinführung mit hoher Lüftungseffizienz Minderung der Schadstoff- und Geruchsbelastung durch optimale Raumtemperaturen Geringer Energieverbrauch Kühlmedium Wasser Aktive Nutzung der Gebäudemasse Hohe Kühlwassertemperaturen Bedarfsabhängige Regelung Schnelle Reaktionsmöglichkeit auf wechselnde thermische Lasten Wärmeaustausch mit hohem Strahlungsanteil Reduktion des CO 2 -Ausstosses Nutzung der freien Kühlung Einsatz von alternativen Kälteerzeugern (Grundwasser, Seewasser, freie Kühlung etc.) Geringer elektrischer Energieverbrauch Geringer Platzbedarf Minimale Abhängehöhe 160 mm Luftvolumenstrom auf das hygienische Minimum reduziert Einsparung von Investitionskosten Hybridkühldecken haben eine hohe spezifische Kühlleistung und sparen so ein Drittel der Kühldeckenaktivierung Reduktion der installierten Kälteleistung (Kältemaschine) um 45% Einsparung von Betriebskosten Geringer Energieverbrauch Wartungsfreie Systeme Geringer Betreiberaufwand durch tiefe Reklamationsrate

10 Die überzeugenden Leistungsdaten der Hybridkühldecke A11 Hybrid Vergleich Hybridkühldecke A11 Hybrid mit einem rein konvektiv arbeitenden System Statischer Schallabsorptionsgrad Mittlere Luftgeschwindigkeit (m/s) 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 Statischer Schallabsorptionsgrad a s 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,05 0,2 0, , Kühllastdichte (W/m 2 ) Terzmittenfrequenz (Hz) Rein konvektives System Hybridkühldecke A11 Hybrid Maximal zulässige Luftgeschwindigkeit bei 26 C Hybridkühldeckenplatten mit Lochung Rg1522 und Akustikvlies Bei 26 C Raumtemperatur ist bei einem konventionellen, konvektiven System die Behaglichkeitsgrenze bei 55 W/m 2 Bodenfläche erreicht, beim Hybridkühldeckensystem dagegen erst bei 170 W/m 2.

11 800 Wärmemengendiagramm Nachtbetrieb Kühlwassertemperatur 16/19 ºC, Zuluft abgeschaltet Wärmemengen (Wh/m 2) Wärmemengen (Wh/m 2) Wärmemengendiagramm Tagbetrieb Kühlwassertemperatur 16/19 ºC, Zulufttemperatur 16 ºC, Luftmenge 6 m 3/h m W/m2 HyF 170 W/m2 HyF 153 W/m2 HyF Kühlleistung bezogen auf die Hybridfläche Wärmeeintrag (interne und externe Lasten) Kühlenergie Wasser Kühlenergie Luft Speichermasse Im Tagbetrieb führt die Hybridkühldecke ca. 50% der Wärmelast direkt über die Kühldecke ab, 30% werden in der Betondecke zwischengespeichert und 20% werden von der Luft übernommen. 192 W/m2 HyF 170 W/m2 HyF 153 W/m2 HyF Kühlleistung bezogen auf die Hybridfläche Kühlenergie Wasser Speichermasse In der Nacht werden die 30% zwischengespeicherte Wärmelast über die Hybridkanäle abgeführt.

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