Klimawandel im Gebäude

Dipl.-Ing. Olaf Meier

In den letzten Jahren hat die Klimatisierung von Gebäuden einen deutlich höheren Stellenwert erhalten. Architekten und Planer können heute auf ganz unterschiedliche Lösungen und Systeme zurückgreifen – ganz nach den Anforderungen der Gebäude und deren Nutzer.

Der November hat uns wieder – kalt, feucht und grau. Da sind die Erinnerungen an den Sommer in diesem Jahr schon fast wieder vergessen. Doch eigentlich ist jetzt die richtige Zeit, sich mit dem Klima zu beschäftigen – so hat man rechtzeitig eine Lösung, wenn die nächsten heißen Monate kommen.

Und sie werden kommen, wie Prof. Dr.-Ing. Uwe Franzke, Prokurist und Hauptbereichsleiter Klima- und Energietechnik am Dresdener Institut für Luft- und Kältetechnik (ILK) weiß: „Meteorologen sagen ganz aktuell eine Temperaturerhöhung von 4 Kelvin noch in diesem Jahrhundert voraus.“ Um sich bei diesem immer extremer werdenden Klima das ganze Jahr über wohlzufühlen, wird beim Bau eines Gebäudes ein Thema immer wichtiger – die Klimatisierung.

„Raum- und Gebäudeklimatisierung ist kein Luxus zur Verbesserung der Behaglichkeit, sondern eine Notwendigkeit, wenn es um die Produktivität der Nutzer des Raumes geht“, so Prof. Dr. Franzke. „Niedrige Temperaturen verbessern die geistige Leistungsfähigkeit eindeutig. Darüber hinaus ist es aus Gründen des Arbeitsschutzes und der Zufriedenheit der Nutzer von Bedeutung, in welchem Bereich sich Raumtemperaturen bewegen. Ein gewisses Optimum dürfte dabei zwischen 22 bis 24° C liegen.“ Um diese Temperaturen konstant zu halten, hat der Gebäudeplaner die Wahl zwischen den unterschiedlichsten Klimatisierungs-Systemen.

Für den privaten und Klein-Business-Bereich werden fast ausschließlich Mono- und Multisplitgeräte eingesetzt. Immer öfter kommen aber auch Fan-Coils zusammen mit Wärmepumpen und Kaltwassererzeugern zum Einsatz.

Diese Geräte bieten den Vorteil, dass sie multifunktional sind: Sie heizen, kühlen, lüften und filtern sogar die Luft. Zudem werden herkömmliche Heizkörper nicht mehr benötigt.

Der Markt bietet inzwischen ästhetisch anspruchsvolle Klimatisierungs-Lösungen, die gerade für den Wohnbereich gesucht werden.

Zentrale Lüftungs- und Klimageräte sowie Kaltwassererzeuger werden dagegen vor allem im Businessbereich, also in Bürogebäuden, Einkaufszentren oder Kinos eingesetzt. Doch nicht nur durch „zentral“ oder „dezentral“ werden Klimaanlagen unterteilt. Ein weiteres wichtiges Kriterium ist die Art des Transportes der Energie, das zu Luft-, Luft-/Wasser-, Wasser- und VRF-Systemen (VRF: Variable Refrigerant Flow = variabler Kältemittelstrom) führt.

„Die Entscheidung für das eine oder andere System hängt neben den baulichen Gegebenheiten vor allem von den Anforderungen und Erwartungen an die Behaglichkeitskriterien ab“, so Prof. Dr. Franzke. Daneben spielen auch gesetzliche Rahmenbedingungen eine Rolle: Denn in VRF-Systemen wird Kältemittel – ein hoch giftiges Medium – in Rohren durch das gesamte Gebäude geführt. Bei Fan-coil-Systemen ist der Energieträger im Unterschied dazu Wasser – also ein unkritischer Stoff.

Die Wahl, welches System eingesetzt werden soll, beeinflusst auch die Architektur.

Rückkühlwerke auf den Dächern verändern nicht nur die Optik, sondern erfordern auch eine entsprechende Statik. Große, zentrale Klimaanlagen benötigen eigene Technikräume, die schon in der ersten Planung berücksichtigt werden müssen. Wird Luft als Energieträger genutzt, erfordert die Integration der Luftkanäle einigen Aufwand.

Eine elegante Alternative sind hier zum Beispiel Kühlsegel oder Kühlkonvektoren, bei denen Kaltwasser benötigt wird. Der Energieaufwand zum Transport der gleichen Kälteleistung lässt sich so deutlich reduzieren.

Energie ist überhaupt ein entscheidendes Stichwort bei der Diskussion über Klimageräte.

„Zwei internationale Studien aus den Jahren 1999 und 2000 sagen eine Vervierfachung des Kühlenergiebedarfs in Europa zwischen 1990 und 2020 voraus“, so Prof. Dr. Franzke. „Die Internationale Energieagentur IEA bezeichnet Kühlung und Klimatisierung als eines der am schnellsten wachsenden Felder neuen Energiebedarfs. Verbunden mit den aktuell steigenden Energiepreisen, müssen daher Entwicklungstendenzen in der Klima- und Lüftungstechnik vor allem auch unter energetischen Aspekten bewertet werden.“

Um den Primärenergieeinsatz zur Kälteerzeugung zu verringern, setzen sich laut ILK bei zukünftigen Klimaanlagen verschiedene Trends durch: Klimageräte werden zunehmend die thermische Grundversorgung übernehmen und die Mindestaußenluftrate sichern.

Zudem werden die Funktionen Lastabfuhr und Lüften getrennt, genau wie Kühlen und Entfeuchten. Auch wird der Einsatz von PCM (Phase Change Material) zur Energiespeicherung zunehmen, also von Salzen oder Parafinen, die beim Phasenübergang Wärme speichern und abgeben. Auch die Verwendung erneuerbarer Energie wird weiter steigen. Und nicht zuletzt die Möglichkeit, eine Anlage später flexibel zu nutzen, sichert die Wirtschaftlichkeit einer Klimatisierungs-Lösung über den gesamten Lebenszyklus.

Auch hier gilt also wieder: Statt der Investitionskosten sollten die Lebens-Zyklus-Kosten zur Grundlage einer Entscheidung für oder gegen ein Klimasystem gemacht werden. Dabei kann das Gebäude nie als unabhängiges Objekt gesehen werden, sondern muss immer im Zusammenhang mit der Umgebung und der Nutzung betrachtet werden.

So kann eventuell Abwärme, die aus der Nutzung des Gebäudes resultiert, zur Kälteerzeugung genutzt werden. Oder es kann Grundwasser als Kältelieferant für wasserführende Klimaanlagen verwendet werden.

„Bei alle diesen Überlegungen wird das beste Resultat für das Gebäude erst durch die Zusammenarbeit des Planers für Klima- und Lüftungstechnik mit dem Architekten erreicht“, unterstreicht Prof. Dr. Franzke vom ILK.

Sein Institut unterstützt Gebäudeplaner darüber hinaus bei allen Fragen zum Einsatz der Klimatechnik und deren Auswirkung auf die Gebäudegestaltung. Dazu stehen auch Simulationssysteme zur Gebäude- und Anlagensimulation und zur dreidimensionalen Strömungsanalyse zur Verfügung.

Mit der Geräteserie Duplex 2000 bis 12 000 hat die Firma Airflow Lufttechnik GmbH besonders Platz sparende Lüftungsgeräte entwickelt. Die Geräte mit Wärmerückgewinnung können für Volumenbereiche zwischen 1 000 m³/h und 10 000 m³/h (frei ausblasend) eingesetzt werden. 16 verschiedene Montageausführungen werden alleine im Standardbereich angeboten. Es stehen sowohl Geräte zur Innenaufstellung, als auch zur Außenmontage, z.B. auf einem Dach, zur Verfügung.

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Dimplex bietet eine Reihe von Klimageräten für Büros, Ladengeschäfte und den Wohnbereich.

Die Split-Klimageräte können nicht nur kühlen und entfeuchten, sondern sie übernehmen auch mit Hilfe der energiesparenden und umweltfreundlichen Wärmepumpe die Funktion einer Übergangsheizung. Dazu holt sich die Wärmepumpe ihre Heizwärme unmittelbar aus der Außenluft und macht somit ein wirtschaftliches Heizen möglich. Das unauffällige, an der Wand montierbare Innenteil der Anlage zeichnet sich einerseits durch die kompakten Abmessungen aus, andererseits arbeitet es leise, denn die eigentliche Klima-Arbeit findet im Außenteil statt. Split-Klimageräte von Dimplex mit der energiesparenden Wärmepumpenschaltung und guten Energieeffizienz-Klassen sind in vier unterschiedlichen Leistungsstärken erhältlich.

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Der neue GEA TriStyle Geko der GEA Lufttechnik kühlt oder heizt den Raum und ist dabei besonders leise, flach und schmal. Damit ist der Gebläsekonvektor besonders für Hotels, Büros und Arztpraxen oder Eigenheime interessant, in denen Ästhetik, Ruhe und Komfort Vorrang haben.

Mit einer Tiefe von 128 mm und einer Höhe von 655 mm mit Radiator und 595 mm ohne Radiator (ohne Füße) nimmt er wenig Platz in Anspruch. Er sorgt im Sommer für angenehme Frische und schenkt im Winter wohlige Wärme.

Beide Modellreihen, mit und ohne Radiator, sind in fünf Baugrößen erhältlich und erreichen eine Kälteleistung von 0,34 bis 3,70 kW (bei 7/12 °C Vor-/Rücklauf). Zudem erreicht das Gerät je nach Baugröße eine Heizleistung bis zu 7,6 kW (bei 70/50 °C).

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Für den Einsatz in Objekten mit großflächigen Glasfassaden wurde der GEA Induktionskonvektor SKI entwickelt.

Er wird an der Fassade im Doppelboden eingebaut und an eine Zentrallüftungsanlage angeschlossen. Im Gegensatz zu anderen Systemen wird bei den SKI-Geräten nicht nur der Primärluftstrom zum Temperieren genutzt: Vielmehr saugt die Primärluft beim Austritt aus den Düsen Sekundärluft aus dem Raum nach, die gemeinsam mit der Primärluft in den Raum geführt wird (Induktion). Diese Sekundärluft strömt durch den Wärmetauscher, bevor sie sich mit dem Primärluftstrom vermischt. Die Wärmetauscher werden an das Heiz- und Kaltwassernetz angeschlossen (Vier-Leiter-System) und sorgen so im Sommer wie im Winter für eine angenehme Raumtemperatur.

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Durch das exklusive Design und den hohen Komfort heben sich die Art-Style Raumklimageräte von Remko ab und fügen sich harmonisch in jeden Wohnraum ein. Zudem sorgen die Geräte für eine hohe Luftqualität. Denn die Art-Style-Raumklimageräte besitzen einen integrierten „Ionen-Generator“. Dieser erzeugt negativ geladene Ionen, die Schadstoffe wie Allergene, Rauch, Bakterien, Schimmel, Staubmilben, Gerüche uvm. neutralisieren und somit für ein gesundes Raumklima sorgen.

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Eine neue Serie luftgekühlter Kalt- und Warmwassererzeuger mit dem Kältemittel R 410a bietet jetzt Ciat.

Nach Herstellerangaben können mit dem Aquaciat 2 im Vergleich zu Geräten mit R 407c die Betriebskosten um rund 30 % gesenkt werden. Das Gerät ist mit der neuen Eurovent Energieklassifizierung B ausgezeichnet. Bei Kälteleistungen von bis zu 230 kW arbeitet das System mit dem effizienten Kältemittel R 410a. Durch die erheblich reduzierte Leistungsaufnahme konnte der gesamte Aufbau des Gerätes wie z.B. Wärmetauscher, Rohrdurchmesser, Verkabelung und elektrische Ausrüstung deutlich verkleinert werden. Daraus resultiert eine besonders kompakte Bauweise. Der neue Kaltwassererzeuger ist derzeit in 14 Größen mit sechs Ausführungsvarianten und Kälteleistungen von 20 bis 230 kW sowie Heizleistungen von 20 bis 220 kW erhältlich.

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Mit dem SKG Systemklimagerät bringt Emco Klima ein Produkt für die dezentrale Klimatisierung auf den Markt, das als Komplettpaket inklusive Engineering durch den technischen Support des Herstellers geliefert wird.

Es lässt sich mit seiner Höhe von 28 cm über Türen und Fenstern, in Oberlichtern, aber auch in abgehängten Decken installieren. Die Gehäusefarben sind frei wählbar. Als Einsatzbereiche für das Systemklimagerät kommen Ladengeschäfte, Gaststätten, aber auch Büro- und andere Geschäftsräume in Betracht.

Da das Gerät vor allem für den sichtbaren Bereich konzipiert wurde, ist es auch für die Sanierung oder Nachrüstung geeignet. Das Lieferprogramm deckt Luftleistungen im Bereich von 600 bis 1 800 m3/h ab.

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Erhebliche Investitionskosten könnten nach Angaben des Herstellers Menerga durch den Kompakt-Kaltwassersatz mit integriertem Rückkühlwerk eingespart werden. Das Gerät deckt einen Regelbereich von 10 bis 100 % der maximalen Kälteleistung ab, was einen Kaltwasserspeicher in den meisten Fällen überflüssig macht. Das günstige Verhältnis der Kälteleistung zur Aufstellungsfläche und der geringe Luftbedarf macht die Kompakt-Kaltwassersätze gerade für architektonisch anspruchsvolle Objekte interessant. Ein größerer Maschinenpark auf dem Dach ist nicht erforderlich.

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Mit den neuen X Multisplit-Klimageräten bietet Vaillant erstmals auch im Multisplit-Bereich die energiesparende Invertertechnologie in Verbindung mit dem Kältemittel R 410a an.

Durch diese Technik erreichen alle Multisplit-Klimageräte sowohl im Heiz- als auch Kühlbetrieb die Energieeffizienzklasse A. Der Hersteller bietet zwei Außengeräte mit 5,5 und 8,2 kW Kühlleistung bzw. 6,65 und 9,86 kW Heizleistung, an die entweder drei oder vier Innengeräte angeschlossen werden können.

Die unterschiedlichen Innengeräte lassen sich frei kombinieren. Die Innengeräte sind mit Timerschaltungen und Ionengenerator ausgestattet. Der Ionengenerator erzeugt Anionen, durch die die Atemluft mit Sauerstoff angereichert und Schwebstoff- und Staubteile gebunden werden.

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Die Geräte Wandgeräte der CAWS-Serie von Stiebel Eltron mit drei unterschiedlichen Leistungsgrößen finden überall einen Platz und lassen sich über eine Infrarot-Fernbedienung mit LCD-Anzeige steuern.

Das geräuscharme Innengerät wird einfach an einer Wand montiert, das passende Außengerät findet an der Hausmauer, im Garten oder auf dem Balkon Platz. Verbunden sind beide Geräte über eine fünf Meter lange Funktionsleitung mit Schnellkupplung. Damit kann das System angeschlossen werden, ohne das der Installateur sich um das eingeschlossene Kältemittel kümmern muss. Mit Kühlleistungen von 2,2, bis 4,05 Kilowatt ist das System auf die individuelle Klimatisierung von Einzelräumen zugeschnitten. Die Geräte können ganzjährig betrieben werden, beispielsweise zur Klimatisierung von EDV-Räumen.

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Der MiNi SMMS von Toshiba schließt die Lücke zwischen Multi-Split und leistungsstarken VRF-Systemen. Das kompakte, Platz sparende System bietet flexible Klima-Lösungen für Läden, Restaurants, Hotelzimmer, Büros und Privathäuser – Anwendungen, bei denen dezentes Design und große Laufruhe gefragt sind.

Das geringe Gewicht von 117 kg des mit dem Kältemittel R410A arbeitenden Systems ermöglicht einen bequemen Transport und erleichtert die Installation. Das MiNi SMMS braucht weder Betonsockel noch Eisengitter als Basis.

Angeboten wird das als Wärmepumpe konzipierte System in drei Leistungsstufen mit 12,1 kW, 14 kW und 15,5 kW Kühlleistung bzw. 12,5 kW, 16 kW und 18 kW Heizleistung. Die Außengeräte versorgen maximal sechs bzw. acht und neun Innengeräte.

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