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Schema der technischen Gebäudeausrüstung.
© Ingenieurbüro Ebök

Energiekonzept: Systemkomponenten
© BINE-Informationsdienst

Heizen, Kühlen und Lüftung

Das Gebäude nutzt in erster Linie Betonkerntemperierung (BKT) zur Kühlung und Heizung. Da bei einer thermisch aktivierten Decke die Kühlleistung die Heizleistung aufgrund physikalischer Gesetzmäßigkeiten übersteigt, eignet sich das System für dieses Bürogebäude im Passivhaus-Standard gut zur Deckung der ermittelten Lasten. Für die BKT sind Kunststoff-Rohrregister mit einer Fläche von rund 5.000 m² in 10 cm Abstand von den Deckenunterseiten verlegt. Zur Temperierung reichen 40 Erdwärmesonden 100 m tief in die Erde. Wasser strömt in einem geschlossenen Kreislauf von den Erdwärmesonden durch die Registerrohre und zurück. Das Erdreich wirkt dadurch als Wärme- bzw. Kältespeicher, wobei die bivalente Nutzung die thermische Regeneration unterstützt.

In der Planungsphase wurden verschiedene Varianten zur Temperierung (Fernkälte und Fernwärme allein oder in Kombination mit Luft-Erdregister) verglichen. Der Einsatz von wasserdurchströmten Erdwärmesonden erwies sich dabei als kostengünstigste und umweltfreundlichste Lösung. Aufgrund der großflächigen Aktivierung reichen bereits sehr kleine Über- bzw.  Untertemperaturen aus, um das energetisch optimierte Gebäude zu heizen oder zu kühlen. Ein Vorteil der BKT ist dabei, dass sie auch Temperaturunterschiede zwischen den einzelnen Gebäudeteilen ausgleicht. Im Winter genügen häufig die internen Gewinne des Gebäudes, um den thermischen Komfort sicherzustellen. Muss das Wasser für die BKT nachgeheizt werden, so erfolgt dies vorrangig über Abwärme der Kompressionskälteanlagen für Server- und Lebensmittelkühlräume. Den übrigen Heizenergiebedarf deckt Fernwärme. Die thermische Trägheit des Betonkerns verlangt ein differenziertes Regelungskonzept. Unter Einbezug von Raum-, Decken- und Wassertemperatur wird die notwendige Pumpenlaufzeit ermittelt, um den Betonkern optimal zu laden. Heiz- und Kühlfall sind durch einen neutralen Temperaturbereich getrennt. Eine Einzelraumregelung ist nicht möglich.

Ergänzt wird die BKT durch ein ausgeklügeltes Lüftungskonzept. Außenluft wird in einem 28 m langen Erdkanal zur Zuluftzentrale geleitet und dort je nach Bedarf aus den Erdwärmesonden weiter gekühlt oder erwärmt. Im Heizfall wird die aus der Abluft zurückgewonnene Wärme genutzt. Bei sehr kalten Außentemperaturen kann die Luft mit Fernwärme weiter nachgeheizt werden. Eine Sprühbefeuchtung hält die relative Zuluftfeuchte auch in Kälteperioden über 30%. Die konditionierte Zuluft wird zunächst ins Atrium geleitet. Von dort strömt sie durch schallgedämmte Überströmöffnungen in den Atriumfassaden bzw. Luftkanäle in den  Betondecken zu den außen liegenden Büros. Luftqualität und Temperatur im Atrium werden messtechnisch überwacht. Bei Bedarf kann das Atrium über Rauch-Wärme-Abzugsklappen natürlich gelüftet werden; alle Büro- und Aufenthaltsräume haben öffenbare Fenster. Die Abluft wird in den Büroräumen aktiv abgesaugt und zur Abluftzentrale auf dem Dach geleitet. Das Konzept minimaler, Raum und Kosten sparender Zu- und Abluftkanäle bedingt eine Wärmerückgewinnung im Kreislauf-Verbundsystem. Die Lüftung der Bürobereiche wird nach einem Zeitprogramm gemeinsam geregelt. Die Räume im Gartengeschoss mit Sondernutzungen wie Küche, Casino, EDV-Schulung sind direkt an die zentralen Luftkanäle angeschlossen. Um den stark wechselnden Lastverhältnissen Rechnung zu tragen, ist dort eine Einzelraumregelung durch zusätzliche Heiz- und Kühlflächen sowie Volumenstromregler möglich.

 
Inhaltsübersicht Projektinfo 05/2006:
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Adressen

Bauphysik, TGA, Simulation
ebök Ingenieurbüro

Evaluierung
STZE, FH Ulm

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"Bauteilaktivierung im Überblick"
(STZE, 12 S., 1,8 MB)

"Detaillierte Analyse BKT"
(3 S., 487 kB)

"Gebäudekühlung..."
(STZE, 19 S., 778 kB)

"Ergebnisse Erdwärmesonden"
(BINE, 1 S., 95 kB)