Raumindividuelles Wohlfühlklima mit Airconomy

Neuartiges 4-Leiter System bewährt sich im Dauerbetrieb

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Die Schütz GmbH & Co. KGaA entschloss sich 2014 zum Neubau eines Verwaltungsgebäudes, das beheizt, kontrolliert belüftet und gekühlt werden sollte – ganz ohne klassische Klimaanlage. Zum Einsatz kam ein neuartiges 4-Leiter System, das erstmals den Parallelbetrieb von Heizen und Kühlen abhängig vom jeweils aktuellen Raumbedarf erlaubt. Die Weiterentwicklung des bewährten Flächenheiz- und Lüftungssystems Airconomy ermöglicht die zeitgleiche und raumindividuelle Steuerung der beiden Funktionsweisen Heizen und Kühlen. Nach zwei Jahren Erfahrung liegen nun die Ergebnisse vor.

Als sich die Schütz GmbH & Co. KGaA im Jahr 2014 zum Neubau eines Verwaltungsgebäudes am Unternehmensstandort in Selters entschied waren von Beginn an die Ziele klar: Neben einer nachhaltigen Bauweise sollte vor allem die Versorgung ressourcenschonend und energieeffizient sein. Für den Betrieb des Bürokomplexes entschied man sich daher  für eine moderne Wärmepumpenanlage sowie eine passive Kühlung über eine Erdsondenanlage. Nach nur sechs Monaten Bauzeit konnte das neue Gebäude im August 2014 auf dem Firmengelände eingeweiht werden.

Vier großzügig gestaltete Etagen bieten seitdem genügend Raum für die in den letzten zehn Jahren stark gewachsene Belegschaft. 52 moderne Büroeinheiten über vier Geschoße, drei Besprechungsräume sowie mehrere Küchen, Toiletten- und Abstellräume bieten den Angestellten hier zeitgemäße Arbeitsbedingungen.

Dazu zählt ausdrücklich ein behagliches Raumklima, welches durchaus als besondere Herausforderung begriffen wird: Es gilt nicht nur, eine Fläche von nahezu 3.000 qm mit frischer Luft zu versorgen, im Winter warm zu halten und im Sommer zu kühlen. Darüber hinaus erforderte die deutliche Nord-Süd-Ausrichtung des Gebäudes sowie die großzügigen Fensterflächen der modernen Architektur adäquate Antworten von der Haustechnik: Im Winter benötigen die Räume auf der Nordseite deutlich mehr Heizleistung als die Südseite, gerade wenn die Sonne durch die Scheiben strahlt. Im Sommer wünscht sich dem gegenüber mancher Mitarbeiter Kühlung im südwärts ausgerichteten Büro während die Nordseite noch fröstelt. Hinzu kommt noch das tageszeitenabhängige, individuelle Behaglichkeitsempfinden der Mitarbeiter. Und natürlich sollte all dies zu attraktiven Betriebskosten realisiert werden.

Aiconomy heizt, kühlt und sorgt für frische Luft

Nur ein neuartiger Ansatz war in der Lage, die unterschiedlichen Anforderungen zu erfüllen: Sämtliche Räume mussten hinsichtlich Beheizung, Lüftung und Kühlung individuell steuerbar sein! Eine Haustechnik, die Heizen, Lüften und Kühlen integriert leisten konnte? Klar, dass sich Schütz für das unternehmenseigene System Airconomy entschied – ein Komplettsystem, das nicht nur die klassische Warmwasser-Fußbodenheizung mit kontrollierter Be- und Entlüftung und Wärmerückgewinnung kombiniert. Es bietet darüber hinaus die Möglichkeit zur bedarfsgerechten Kühlung.

Grundsätzlich heizt oder kühlt Airconomy den Raum über eine Flächenheizung, allerdings führt das System zusätzlich frische, gefilterte Luft kontrolliert unter den Heizrohren in das Gebäude. Das Airconomy Systemmodul dient dabei als Wärmetauscher und bringt die Frischluft genau auf die gewünschte Raumtemperatur: Nocken auf der Oberseite fixieren die Rohre und Kegelstümpfe auf der Unterseite bilden einen 2 cm großen Lüftungskanal aus, durch den Zuluft breit gefächert zu den Luftauslässen strömen kann. Dabei wird die Zuluft je nach Lastfall nachgeheizt oder nachgekühlt.

Die Geometrie des Systemmoduls sorgt darüber hinaus für eine sehr leistungsstarke Schalldämpfung: Das Fraunhofer Institut für Bauphysik IBP in Stuttgart attestierte diese schalldämpfende Wirkung des Systemmoduls. Darüber hinaus erfüllt es auch alle Anforderungen, die aufgrund steigender Sensibilität durch Allergien und Hygiene entstehen: Das Institut für Umwelt-Hygiene des Ruhrgebiets bescheinigt Airconomy eine "1A Raumluft".

Primärenergiebedarf liegt bei 16 kWh/m2a

Energetisch interessant: Im Fall von Airconomy sorgen die integrierte Wärmerückgewinnung mit bis zu 97 Prozent Wirkungsgrad und niedrigere Vorlauftemperaturen als bei herkömmlichen Fußbodenheizungen für einen besonders geringen Primärenergiebedarf. Heizung, Lüftung und Kühlung benötigen weniger als 16 kWh/m2a, die hier von einer Wärmepumpe gedeckt werden. Demgegenüber wird zur Kühlung lediglich eine Erdsondenanlage benötigt.

Airconomy erfüllte die Anforderungen in Punkto Heizen, Lüften und Kühlen. Für die gebäudeweite individuelle Steuerung jedes Raumes genügte jedoch der etablierte Heizkreisverteiler nicht – Schütz entschied sich daher für die Weiterentwicklung in einer entscheidenden Funktion. Grundsätzlich lässt sich ein Gebäude auf drei unterschiedlichen Arten beheizen oder kühlen: Die Komplettumschaltung – beispielsweise über eine reversible Wärmepumpe – würde das ganze System von Heizen auf Kühlen umstellen: Optionen zur etagenweisen oder gar raumindividuellen Steuerung wäre also nicht vorhanden. Als weitere Option kommt eine zonenweise Umschaltung des Gebäudes in Frage, bei der ganze Heiz- oder Kühlstränge umgeschaltet werden. Dafür wären allerdings zwei getrennte Wärme- und Kältequellen notwendig. Gleichzeitig könnten doch nicht alle gebäudespezifischen Anforderungen oder individuelle Nutzerempfinden befriedigt werden.

Die Anforderung einer raumindividuellen Steuerung erfordert einen anderen Lösungsansatz. Die Ingenieure von Schütz entwickelten daher das neuartige Airconomy 4-Leiter System. Dafür werden zwei Heizkreisverteiler zeitgleich für die Regulierung eines Heizkreises genutzt, an denen permanent warmes und kaltes Wasser anliegt. Elektrische Stellantriebe schalten entsprechend der Raumanforderung des individuellen Thermostats den Verteiler auf Heizen oder Kühlen. Y-Stücke, die beide Verteiler miteinander verbinden, führen dann wahlweise kaltes oder warmes Wasser in den betreffenden Heizkreis. Zusätzlich wird die Frischluft dadurch ebenfalls vorerwärmt oder gekühlt.

Im Ergebnis ist die erzielte Kühl- bzw. Heizleistung höher als bei einer konventionellen Flächenheizung / Flächenkühlung. Sämtliche technischen Systemkomponenten wurden unsichtbar in die Gebäudekonstruktion integriert: Lediglich die zurückhaltend gestalteten 56 Luftauslässe im Bodenbelag vor den Fenstern lassen auf die harmonische Integration der Haustechnik schließen.

Kontinuierliche Messungen belegen Leistungsfähigkeit

Doch natürlich wollten die Entwickler von Schütz es nicht bei der Realisierung der Lösung bewenden lassen. Kontinuierliche Messungen seit Juni 2015 weisen die Leistungsfähigkeit des Systems nach, das selbst die hohen Erwartungen des Herstellers übertreffen konnte: Im heißen Sommer 2015 kam es zu Schwankungen der Außentemperatur zwischen +7°C bis zu +42°C an der Gebäudefassade. Die Raumtemperaturen in vier verschiedenen Büroräumen an unterschiedlichen Gebäudestellen blieben jedoch über den gesamten Beobachtungszeitraum äußerst ausgeglichen und lagen stets zwischen 22°C und 26°C. Selbst am heißesten Tag, dem 2. Juli mit einer Außentemperatur am Gebäude von 42°C am späten Nachmittag erreichte keine Messstelle mehr als 26°C.

Alexander Muster, Bereichsleiter Energy Systems: "Unseren Heizkreisverteiler produzieren wir ja schon seit einiger Zeit selbst. Auf dieser Basis konnten wir für das Thema raumweise Kühlung mit dem im Hause Schütz entwickelten 4-Leiter System kurzfristig reagieren." Das neuartige 4-Leiter System versetzt den jeweiligen Büronutzer erstmals in die Lage, raumweise individuell nach aktuellem Tagesbedarf oder Temperaturempfinden zu heizen oder zu kühlen. Gerade bei vorhandenen großen Fensterflächen und starker Nord-Süd-Orientierung des Gebäudes lässt sich so eine angenehme Raumtemperatur erreichen, ohne gleichzeitig Nachteile in anderen Gebäudeabschnitten in Kauf nehmen zu müssen. Das eigene Bürogebäude von Schütz in Selters nutzte der Hersteller als Eigenreferenz und für den messbaren Nachweis, dass das neuartige Airconomy 4-Leiter System über entscheidende Vorteile in Punkto Komfort aber auch Energieeffizienz verfügt.

Mehr Informationen: www.schuetz.net

Projektbeteiligte

 

Bauherr / InstallateurSCHÜTZ GmbH & Co. KGaA Schützstr. 12 56242 Selters www.airconomy.net

Architekt / Planer / Generalunternehmer
SCHÜTZ GmbH & Co. KGaA
Schützstr. 12 56242
Selters www.airconomy.net

Technische Angaben

Heizlast: 60 kW
Kühlleistung 113 kW
Luftmenge 7820 m3/h
Lüftungsgeräte 4500 m3/h, 3500 m3/h
Wärmepumpe 3 Sole/Wasser Wärmepumpen 16,8 kW in Kaskade
Kühlung Erdsondenanlage, 25 Bohrungen je 80 Meter