Raumklimatisierung von Bürogebäuden - Bosy
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Klimaforum Architektur und Klimatechnik Raumklimasysteme für Bürogebäude Eine Bewertung aus Sicht von Bauherr, Architekt, Fachplaner und Nutzer Dr.-Ing. Hans Werner Roth LTG Aktiengesellschaft Stuttgart Klimaforum Architektur und Klimatechnik Übersicht Bewertungskriterien von Raumklimasystemen aus Sicht des Bauherrn, Investors aus Sicht des Architekten, Fachplaners aus Sicht des Nutzers Überblick über Raumklimasysteme für Bürogebäude Schwerpunkt Luft-Wasser-Systeme Zentrale / dezentrale Lüftung Vorauswahl nach Anforderungen Beispiell einer Bewertung Zusammenfassung 2 Klimaforum Architektur und Klimatechnik Bewertung durch Investor, Bauherrn Investitionen weglassen, investieren nach Bedarf, nach Abschluss des Mietvertrags Betriebskosten Energiekosten, Wartung, Instandsetzung (nicht umlagefähig) Flexibilität Erfüllung von Mieterwünschen, niedrige Umbaukosten, kurze Umbauzeit Rendite Kapitalkosten / Miete, Effizienz 3 Klimaforum Architektur und Klimatechnik Bewertung durch Architekt klimagerechtes Bauen TGA-Integration, Technikminimierung TGA-Einbau Medienverteilung, Trassen, Einbau im Raum hohe Flexibilität der TGA, neue und angepasste Raumklimakomponenten Raumqualität, Raumdesign, hohe Flexibilität der Nutzung Innovatives Gebäude Ausstattungsqualität nachhaltige Systeme Anpassung an Umnutzung, Nutzung regenerative Energien Investitionen Baubudget 4 Klimaforum Architektur und Klimatechnik Bewertung durch Fachplaner Baugenehmigung EnEV 2002, DIN V 18599 EPBD ab 2006 Planungssicherheit bewährte, erprobte Systeme sichere Auslegung, Einbau von Reserven Planungsvereinfachung Rechner-unterstützte Planung, Auslegung Flexibilität schnelle Anpassung der Planung, flexible Nutzung der Räume fordert flexible TGA niedriger Energiebedarf Energiebedarfsnachweis, Nutzung erneuerbarer Energien Investitionen Sicherheit bei Kostenermittlung 5 Klimaforum Architektur und Klimatechnik Bewertung durch Nutzer Thermische Behaglichkeit DIN EN 13779 (DIN 1946/2) ISO 7730 Innenraum- Luftqualität DIN EN 13779 (DIN 1946/2) CR 1752 Akustische Raumqualität DIN 18041 (Nachhall) VDI 2081 (Störschallpegel) Individuelles Raumklima hohe Akzeptanz für individuelle Raumtemperatur u. Bedarfslüften 6 Klimaforum Architektur und Klimatechnik Einteilung Raumklimasysteme Luftstrom transport transport Energie- Luft- Luft-Wasser freie Lüftung freie Kühlung frei mechanisch Nur-Luft Nur-Wasser Wasserstrom 7 Klimaforum Architektur und Klimatechnik Zentrale Luft- Wasser- Systeme zentrale mechanische Lüftung zentrale Luftbehandlung: • Filtern (muss) • Heizen (muss) • Kühlen (Standard) • Entfeuchten (Standard) • Befeuchten (kann) • Wärmerückgewinnung (Standard) • Umluftbetrieb (kann) Einkanal Niedergeschwindigkeit 4 – 8 m/s Hochdruck 150 – 350 Pa Niederdruck 30 – 150 Pa V = konst. 4 –10 m³/h/m² (1,5 – 3,5 1/ h) Raumklimakomponenten Ventilatorkonvektor QK,H = 30 – 80 W/(tR- tW1 ) Induktionsgerät QSK,H = 30 – 80 W/K Heiz- Kühldecken QK,H = 6-10 W/m²K Betonkernaktivierung QK,H = 3 - 4 W/m²K Kühlfächer, Baffel QK = 30 - 50 W/mK Plattenheizkörper QH = 10 - 25 W/mK Luftdurchlässe V= 50 - 500 m³/h(/m) 8 Klimaforum Architektur und Klimatechnik Dezentrale Luft- Wasser- Systeme dezentrale mechanische Lüftung in Fassade Raumklimakomponenten Ventilatorkonvektor QK,H = 30 – 80 W/(tR- tW1 ) dezentr. Luftbehandlung: • Filtern (muss) Heiz- Kühldecken QK,H = 6-10 W/m²K • Heizen, konvektiv und statisch (muss) • Kühlen (Standard) • Entfeuchten d.h. Kondensatnetz (kann) • Befeuchten (kann) • Wärmerückgewinnung (kann) • Umluftbetrieb (kann) Betonkernaktivierung QK,H = 3 - 4 W/m²K Zuluft mech. Abluft mech. Abluft frei V VS 4 –20 m³/ h/ m² (1,5 – 6 1/ h) zentrale mechanische Abluft Kühlfächer, Baffel QK = 30 - 50 W/mK Fassadenlüftungsgerät V = 60 - 140 m³/h 9 Klimaforum Architektur und Klimatechnik Beispiel einer Bewertung Bürogebäude Raumaufteilung, Nutzung 16.000m² NF 40 Nutzungseinheiten zu je 400m² 20 Geschosse Gebäudebreite 15m Fassade mit raumhoher Verglasung Technikräume im UG, AU-Luft über Dach vertikale Medienleitungen im Hohlraum- bzw, Doppelboden Achsmaß 1,35m Zellenbüro Kombibüro Großraum 2-Achs-Module 3-Ach-Module Auslegung Raumklima max. Raumheizlast max. Raumkühllast Grundlüftung 6m tief 4,04m tief 7,5m tief 100% 0% 0% 0% 100% 60 W/m² 70 W/m² 4 - 10 m³/h/m² (Außenluft) 10 Klimaforum Architektur und Klimatechnik Gebäudenutzung und Raumtypen Kühllasten und Außenluftströme Raumtyp 140 120 Primär- + Sekundärkühlleistung W/m² NF 100 80 E/B G/H K/S 60 Primärkühlleistung bei -10K Z/S Großraum (L/. ) Zellenbüro (Z/. ) Gruppenbüro (G/. ) Eckraum (E/. ) Kombibüro (K/. ) Innenzone (I/. ) Raumnutzung 40 Primärkühlleistung bei -6K I/S 20 0 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Außenluftstrom in m³/h/m² 2 4m /Person 16 20 24 28 32 36 40 44 Standard (./S) Besprechung (./B) hoch ausgerüstet (./H) 48 Außenluftströme / Person DIN EN 13779 2 12m /Person 48 60 72 84 96 108 120 Außenluftstrom in m³/h/Person 132 144 Kühllastdichten Fassade, innere Lasten Raumtiefe Raum-Bezugstempertur 11 Klimaforum Architektur und Klimatechnik Vorauswahl 0 % 2-A u. 100 % 3-A sowie 100 % Zellbüro u. 0 % Kombibüro u.0 % Systemvergleich der Nennkühlleistung 140 6/ Boden-Induktionsgeräte HFB mit Betonkerntemperierung 120 12/ Boden-Luftdurchlass LDU-W mit Boden-Ventilatorkonvektor VKB W / m² NF 100 1/ Fassadenlüftungsgerät FVD mit integriertem Umluftventilator E/B G/H 80 K/S 60 2/ Fassaden-Lüftungsgerät FVD mit Betonkerntemperierung Z/S 40 23/ motorischer Fensterantrieb mit Boden-Ventilatorkonvektor VKB I/S 20 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Außenluftstrom in m³/h/m²NF 12 Klimaforum Architektur und Klimatechnik Angaben zum Gebäude Raumtiefe abh. von Bürotyp Achsmodulbreite = konst Bodenklimagerät 3m GH ë3,5m ë 150 mm bei höherem Platzbedarf für TGA wird Geschosshöhe angepasst lichte Raumhöhe 3m bleibt konstant ! 13 Klimaforum Architektur und Klimatechnik Design der Lüftungsgitter Eigenschaften einheitliche Gitterbreite von 305mm begehbar Trittschalldämmung für Wartung einfach herauszunehmen Ausführungen 60 - 80% freier Querschnitt Linearroste geschweißte Edelstahlprofile, gebeizt Alu-Profile, eloxiert in versch. Eloxaltönen geschweißte Stahlprofile, pulverbeschichtet Rollroste Aluprofile, eloxiert in versch. Eloxaltönen 14 Klimaforum Architektur und Klimatechnik Komponenten für Bodeneinbau Fassaden-Lüftungsgerät FVD Induktionsgerät HFB Ventilatorkonvektor VKB m. Frischluft ,B,E Fassaden-Luftdurchlass LDU-W LDU-W m. NHK Heizkonvektor HFB-H 15 Klimaforum Architektur und Klimatechnik Dezentrales Fassadenlüftungsgerät FVDplus LwA 51 dB(A) 43 dB(A) 40 dB(A) 40 dB(A) 40 dB(A) 41 dB(A) 45 dB(A) Kurzprofil Baugrößen Höhe Außenluftströme Nenn-Außenluftstrom Nennkühlleistungen Nenn-Raumkühlleistung Nenn-Heizleistungen Nenn-Raumheizleistung 1200 - 1515mm 203mm 60 - 180 m³/h 120 m³/h 460 - 880 W 545 W 2000 W 560 W 16 Klimaforum Architektur und Klimatechnik Raumklimasysteme mit dezentraler Lüftung Betonkerntemperierung Fußbodenheizung Fußbodenkühlung Fassadenlüftungsgerät FVD, FVDplus Kühldecke Heizdecke Deckensegel UF-Ventilatorkonvektor VKB 17 Klimaforum Architektur und Klimatechnik FVDplus mit Betonkerntemperierung (19) Betonkerntemperierung mit Wasseranschluss im Flur Überströmung zur zentralen Abluftanlage Fassaden-Lüftungsgerät FVD plus h = 235mm 18 Klimaforum Architektur und Klimatechnik Raumklimasyteme mit zentraler Lüftung Fassaden-Lüftungsgerät FVD Induktionsgerät HFB Ventilatorkonvektor VKB m. Frischluft ,B,E Fassaden-Luftdurchlass LDU-W LDU-W m. NHK Heizkonvektor HFB-H 19 Klimaforum Architektur und Klimatechnik Bodeninduktionsgerät HFB Klimamodule: WW Nur-Heizen = reiner Heizkonvektor WW (Nach-) Heizen + Lüften = 2-Leiter-Induktionsgerät WW Heizen + Kühlen + Lüften = 4-Leiter-Induktionsgerät KW 20 Klimaforum Architektur und Klimatechnik Raumklimasysteme mit zentraler Lüftung Betonkerntemperierung Fußbodenheizung Fußbodenkühlung Induktionsgerät HFB Ventilatorkonvektor im Doppelboden VKB (Flachheizkörper) UF Konvektor UFH-W 21 Klimaforum Architektur und Klimatechnik HFB mit Betonkerntemperierung (6) Betonkerntemperierung mit Wasseranschluss im Flur Abluft unterhalb Decke Boden-Induktionsgerät HFB h = 200mm 22 Klimaforum Architektur und Klimatechnik Raumklimasysteme mit zentraler Lüftung Fassaden-Lüftungsgerät FVD Induktionsgerät HFB Ventilatorkonvektor VKB m. Frischluft ,B,E Fassaden-Luftdurchlass LDU-W LDU-W m. NHK Heizkonvektor HFB-H 23 Klimaforum Architektur und Klimatechnik Bodenluftdurchlass LDU-W Kurzprofil Baugrößen Länge A Höhe (V4A-G.) Außenluftströme Luftanschlüsse andrere Anschlüsse Kühlleistungen 630 - 1250 988-1531mm 185mm 100 - 300 m³/h 1x - 3x NW 100 auf Anfrage 330 - 1000 W 24 Klimaforum Architektur und Klimatechnik Bodenventilatorkonvektor VKB VKB VKB-N 25 Klimaforum Architektur und Klimatechnik Raumklimasysteme mit zentraler Lüftung Betonkerntemperierung Fußbodenheizung Fußbodenkühlung Fassadenluftdurchlass LDU-W Kühldecke Heizdecke Deckensegel Ventilatorkonvektor im Doppelboden VKB 26 Klimaforum Architektur und Klimatechnik LDU-W mit VKB (12) Überströmung zur zentralen Abluftanlage Boden-Luftdurchlass LDU-W h = 210mm Ventilatorkonvektor VKB 27 Klimaforum Architektur und Klimatechnik Raumklimasysteme mit freier Lüftung Betonkerntemperierung Fußbodenheizung Fußbodenkühlung Fenster-Lüftungs-System LDF Kühldecke Heizdecke Deckensegel Ventilatorkonvektor mit Frischluftanschluss VKB 28 Klimaforum Architektur und Klimatechnik LDF - kontrollierte freie Lüftung Kopplung mit VKB 29 Klimaforum Architektur und Klimatechnik Fenster-Lüftungs-System LDF mit VKB (23) LDF motorischer Fensterantrieb mit Lüftungsfunktionen FLS Boden-Ventilatorkonvektor VKB h = 210mm 30 Klimaforum Architektur und Klimatechnik Thermischer Komfort (45m³/h - 8K) Misch-Quelllüftung Mischlüftung außerhalb Aufenthaltszone bis 1m von Fassade Abbau von Geschwindigkeiten, Temperaturdifferenzen Quell- / Verdrängungslüftung im Aufenthaltsbereich mit niedrigen Luftgeschwindigkeiten mit kleinen vertikalen Temperaturgradienten 31 Klimaforum Architektur und Klimatechnik Vergleich Raumklimasysteme (6) Bodeninduktionsgerät HFB kombiniert mit Betonkerntemperierung (BKT) (2) dezentrales Lüftungsgerät FVD kombiniert mit Betonkerntemperierung (BKT) (12) Boden-Ventilatorkonvektor VKB kombiniert mit Bodenluftdurchlass LDU-W (1) dezentrales Lüftungsgerät mit Umluftbetrieb FVDplus (23) Boden-Ventilatorkonvektor VKB kombiniert mit Fenster-Stellantrieb LDF 32 Klimaforum Architektur und Klimatechnik Vergleich der Heiz- u. Kühlleistungen bei 6m³/h/m² Leistungsvergleich Außenluftstrom 6m³/h/m² 140 120 20 W/m² NF 100 15 80 60 10 40 5 20 0 max. Außenluftstrom in m³/ h/ m² 25 Nenn-Heizleistung Nenn- Kühlleistung max. Kühlleistung max. Außenluft-strom 0 6 2 12 1 23 HFB BKT VKB FVD+ VKB BKT BKT VKB FVD+ VKB HFB FVD LDU-W FVD+ LDF 0 % 2-Achs-Module und 100% 3-Achs-Module Zellenbüro 100% Kombibüro0 % Großraumbüro 0 % 33 Klimaforum Architektur und Klimatechnik Investitionskostenvergleich bei 6m³/h/m² Vergleich der Investitionskosten Außenluftstrom 6m³/h/m² 400 Mehrpreis für abgeh. Decke Kosten in €/m²NF ges. Invest. für Komp. im Raum 300 Invest. für Technikraum 88 159 70 Invest. Wassernetz bis Raumgrenze 157 200 83 100 Invest. Luftnetz bis Raumgrenze 83 51 60 74 Invest. zentr. Kälte 23 Invest. zentr. Heizung 51 60 60 60 60 Invest.zentr. Lüftung 0 6 2 12 1 23 HFB BKT VKB FVD+ VKB BKT BKT VKB FVD+ VKB HFB FVD LDU-W FVD+ LDF 0 % 2-Achs-Module und 100% 3-Achs-Module Zellenbüro 100% Kombibüro0 % Großraumbüro 0 % 34 Klimaforum Architektur und Klimatechnik Jahreskostenvergleich bei 6m³/h/m² Vergleich der Jahreskosten Außenluftstrom 6m³/h/m² Annuitätsfaktor 0,096 50 jährliche Energiekosten Kosten in €/m² NF 40 5 6 6 7 jährliche Kapitalkosten 30 29 20 29 29 5 Jahreskosten für Wartung, Instands. im Raum 27 17 10 4,3 7,6 4,5 7,2 5 Jahreskosten für zentrale Wartung, Instands. 0 6 2 12 1 23 HFB BKT VKB FVD+ VKB BKT BKT VKB FVD+ VKB HFB FVD LDU-W FVD+ LDF 0 % 2-Achs-Module und 100% 3-Achs-Module Zellenbüro 100% Kombibüro0 % Großraumbüro 0 % 35 Klimaforum Architektur und Klimatechnik Zusammenfassung Der Vergleich sehr unterschiedlicher Luft-Wasser-Klimasysteme zeigt die Vielfalt möglicher Alternativen die flexible Anpassung an Gebäude und Nutzung belastbare Kostenvergleiche als Entscheidungsgrundlage komplexe Randbedingungen erlauben keine allgemein gültige Bewertungen Der Büroraum entscheidet über das wirtschaftlichste Klimasystem Fassade, Raumnutzung und Raumtiefe bestimmen die thermischen und stofflichen Lasten pro m² Nutzfläche im Raum sind die Investitionen am höchsten und werden von Raumtyp, Größe stark beeinflusst Medienversorgung und Raumdesign legen Raumklimakomponenten und deren Einbausituation fest eine gute und frühzeitige Abstimmung mit den Gewerken Fassaden- und Trockenbau ist Voraussetzung für hohe Raumqualität bei niedrigen Kosten Strömungsform, Energieaustausch entscheiden über Thermischen Komfort und Luftqualität 36 Klimaforum Architektur und Klimatechnik LTG Aktiengesellschaft Systemvergleiche unterschiedlicher Raumklimasysteme LTG Ingenieur-Dienstleistungen für Fachplaner, Investoren, Bauherren Grenzstrasse 7 D- 70435 Stuttgart Tel: 0711-8201-180 Fax: 0711-8201-720 E-mail: [email protected] E-mail: [email protected] E-mail: [email protected] http://www.LTG-AG.de 37
