Ökologische Wasserkühlung für Hightech Glaspalast Deckensegel sorgen für energieeffizientes und behagliches Raumklima

Hydro hat Lizenzvereinbarungen mit den führenden Flugzeugherstellern wie Airbus, Boeing, Goodrich und Sukhoi. Bei einer so namhaften Kundschaft und rasantem Wachstum des Betriebs liegt es auf der Hand, dass das alte Bürogebäude irgendwann den Ansprüchen nicht mehr genügen konnte und deshalb erneuert werden musste. Seit August 2009 erstrahlt nun das Hydro Headquarter im Glanze eines modernen, transparenten 3-geschossigen Glasbaus.
Philipp Zindler vom verantwortlichen Architekturbüro kopfarchitekten GmbH aus Steinach beschreibt den Gestaltungsanspruch des neuen Hydro-Verwaltungsbaus: „Es wurden etwa 1000 m² Bürofläche realisiert und ein repräsentatives Besprechungsgeschoss mit Konferenzräumen und einer Dachterrasse mit Blick auf den Schwarzwald. Durch die Beziehung von Hydro zur Fliegerei war es ein zentraler Gedanke, das Gebäude wie einen Flughafenterminal wirken zu lassen. Ein Großteil der Fassaden sollte daher weitgehend verglast werden, besonders auch der repräsentative Eingangsbereich.“

Anhand der Messdaten der Raumthermostate werden die „COMO“-Deckensegel automatisch und  zonenweise reguliert. Dadurch lässt sich nicht nur stets überall eine angenehme Raumtemperatur sicherstellen, auch ein Beschlagen der großen Glasflächen wird vermieden.

Wirtschaftlichkeitsberechnung
Aufgrund der besonderen Klimabefindlichkeiten eines Glasbaus spielte natürlich die Auswahl des neuen Klimasystems eine wichtige Rolle in den planerischen Überlegungen. Architekt Zindler beschreibt die Anforderungen: „Für die Großraumbüros wurde eine wirtschaftliche Lösung gesucht, die gleichzeitig Abhängung, Kühlung, Heizung und Beleuchtung liefern sollte. Dabei sollte insbesondere auch der Aspekt eines behaglichen Raumklimas berücksichtigt werden. Im Bereich der Konferenzräume und der Eingangshalle wurde auch die optisch hochwertige Oberfläche der Strahlplatten der Firma Zehnder als besonders wichtig angesehen.“
Vor dem Hintergrund dieses hohen Anforderungsprofils entschied sich das Unternehmen, eine Wirtschaftlichkeitsberechnung bei der Ingenieurpartnerschaft Neumann-Lebede-Schweizer aus Freiburg in Auftrag zu geben, bei der drei Systemalternativen geprüft wurden.
Bei dem ersten Anlagenkonzept sollte die Beheizung des Gebäudes über Radiatoren erfolgen, zusätzlich war der Einbau einer Fußbodenheizung im Bereich des Eingangs/Foyers angedacht. Die Wärmeversorgung sollte über die bestehende Öl-Kesselanlage erfolgen, darüber hinaus war die Nachrüstung einer zusätzlichen Kesselanlage im bestehenden Heizraum mit Kesselfolgeschaltung und Schornstein und einer zusätzlichen Heizleistung von ca. 60–70 kW geplant. Die Kühlung im Sommer sollte bei dieser Variante über die herkömmlichen Splitgeräte realisiert werden.
Bei der zweiten Anlagenoption entsprachen Heizsystem und Wärmeversorgung der ersten Variante, jedoch wurde für die Kühlung ein anderes Konzept über Grundwasser und Klimatruhen, sprich Gebläsekonvektoren, angedacht. Die Anordnung der Klimatruhen war hierbei in den abgehängten Decken vorgesehen. Zudem wäre ein Saug- und Schluckbrunnen für die Grundwasserversorgung notwendig gewesen. 
Bei der dritten Variante wird von einer Kompletterneuerung des Heiz- und Kühlsystems ausgegangen. Heizung und Kühlung sollen hierbei über eine Wasser / Wasser-Wärmepumpe in Kombination mit einer Heiz- und Kühldecke des Fabrikats Zehnder „Carboline“ erfolgen. Darüber hinaus wird auch bei dieser Variante ein Saug- und Schluckbrunnen für die Grundwasserversorgung benötigt. Durch die geringen VL-Temperaturen im Heizfall kann die Wärmepumpe sehr effizient betrieben werden. Die Kühlung erfolgt rein über Grundwasser und ist somit ebenfalls äußerst sparsam.

Vorteil Strahlungsheizung: Weil mit Deckenstrahlplatten nicht wie bei der Konvektionsheizung die komplette Luftkubatur erwärmt werden muss, arbeiten diese äußerst wirtschaftlich. Hydro konnte durch den Einsatz der Deckensegel seinen jährlichen CO₂-Ausstoß um 96 t reduzieren.

Hohe CO₂-Einsparung
Betrachtet man die jährlichen Kosten der drei Varianten in puncto Kapitaldienst so-wie Energiekosten, überzeugte die dritte Variante mit den eindeutig günstigsten Zahlen. So beschränken sich die jährlichen Energiekosten nach Berechnungen des Freiburger Ingenieurbüros auf nur 2250,– Euro im Gegensatz zu 16.500,– Euro (Variante 1) und 12.300,– Euro (Variante 2).
Damit ergeben sich trotz der höheren Investitionssumme die mit Abstand geringsten Betriebskosten für die Variante Wärmepumpe mit einer Kühl- und Heizdecke (siehe auch Grafik).
Auch ökologisch kann Variante 3 voll punkten, wie Dipl.-Ing. Michael Himmelsbach vom Strahlplatten-Hersteller  Zehnder plakativ darstellt: „Die CO2-Emissionen reduzieren sich im Vergleich zu einer konventionelle Beheizung über Ölkessel bzw. Kühlung über Kältemaschine um 96 t pro Jahr. Diese Ersparnis entspricht einer Fahrleistung von ca. 570 000 km mit einem VW-Golf.“
Diese überzeugende Amortisationsberechnung gab letztendlich den Ausschlag bei der Entscheidung für das Kühl- und Heizdeckensystem „Carboline“.  Insgesamt wurden im Hydro Verwaltungsgebäude über drei Stockwerke Zehnder Kühl- und Heizflächen mit einer Gesamtfläche von knapp 860 m² verbaut. So kamen im Erdgeschoss im Foyer zwei große „COMO“-Deckensegel zum Einsatz. Des Weiteren wurden „COMO“-Deckensegel und Zehnder „Carboline“ in den fünf Besprechungsräumen eingesetzt und sechs Einzelbüros. In den drei Großraumbüros sowie in den Flurbereichen kam ebenfalls das neue Klimasystem „Carboline“ zum Tragen. 
Das neuartige Deckenstrahlsystem verfügt über eine hohe Leistungsfähigkeit in puncto Wärmeverteilung und Regelfähigkeit. Michael Himmelsbach, Zehnder Geschäftsbereichsleiter für Heiz- und Kühldecken-Systeme, zu den besonderen Vorteilen: „Bei ‚Carboline’ wird Naturgraphit zu Leichtbauplatten weiterverarbeitet. Dieses thermische Hochleistungselement in der Strahlplatte gewährleistet eine extrem gleichmäßige Temperaturverteilung mit einem entsprechend hohen Strahlungsanteil. Ein weiterer Vorteil ist die enorme Reaktionsgeschwindigkeit bei wechselnden Heiz- oder Kühllasten aufgrund der guten Leitfähigkeit und der geringen Masse von Naturgraphit.“
Die Regulierung der Strahlplatten erfolgt zonenweise, d.h. in den Großraumbüros und Besprechungsräumen wird über Raumfühler die Temperatur gemessen. Über die Temperaturdifferenz zwischen Soll und Ist wird die benötigte Energiemenge auf die jeweilige Decke gefahren und die Raumtemperatur so geregelt. Auch schließt das System Kondensation aus, da in verschiedenen Räumen die Feuchte gemessen wird und der „schlechteste“ Wert der relativen Feuchte die Vorlauftemperatur bestimmt.

Neben einem möglichst wirtschaftlichen Heizen und Kühlen war gerade im Bereich der Konferenzräume auch eine optisch ansprechende Lösung für das Wärmeverteilsystem gefragt. Die unauffälligen „Carboline“ in Rasterausführung werden mit ihrer Oberfläche dieser Anforderung gerecht.

Passive Kühlung
Im Sommer erfolgt im Übrigen eine passive Kühlung, d.h. das Grundwasser geht direkt über den Wärmetauscher und wird nicht noch einmal zusätzlich abgekühlt. Ein weiterer wichtiger Aspekt der Energieeinsparung.
Das Kühl- und Heizdeckensystem wurde in den Großraumbüros in Rasterdecken eingesetzt. Beim Einbau der Rasterdecke wurde darauf geachtet, dass diese auf das Gebäude-Raster abgestimmt ist, um die Raumsymmetrie optisch einzuhalten. Im Foyer wurde „Carboline“ mit einer glatten Oberfläche, in den Großraumbüros in der gelochten Variante eingesetzt. Diese verfügt über besondere schalldämmende Fähigkeiten, da die Schallwellen durch die Perforation in die eingelegte Wärmedämmung gelangen und dort absorbiert werden. Darüber hinaus konnte in die thermische Decke elegant die Beleuchtung integriert werden.
Für eine einwandfreie Installation der Kühldecken hat Zehnder die komplette Planung der Kühldecke durchgeführt. Entsprechend der Ausführungspläne wusste der Trockenbauer genau, an welchen Stellen die Strahlplatten in die Rasterdecke einzubauen waren. Manfred Kopf, Geschäftsführer der beauftragten Installationsfirma Kopf & Sohn aus Steinach, erläutert die Montagehilfe von Zehnder: „Alle Leitungsverlegungen unter der Decke waren in den Hersteller-Planskizzen gekennzeichnet. Nach dem Einbau der Rasterdecke konnten wir die Heiz- und Kühldecken entsprechend genau einsetzen und diese danach mit Steckschläuchen unkompliziert mit der vorbereiteten Rohrleitung verknüpfen. Zudem war kein hydraulischer Abgleich durch uns notwendig, da voreingestellte Volumenstromregler vom Hersteller mitgeliefert wurden. Das erleichterte die Montage zusätzlich.“

Bilder: Zehnder

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