Smart Zonenregelung
Energieeffiziente Raumregelung durch smarte Zonensteuerung
Zu jeder Zeit in allen Räumen raumklimatische Behaglichkeit
Diese Zielstellung ist sinnvoll und auch relativ leicht ausgesprochen. Allerdings zeigen die Erfahrungen, dass nur in den seltensten Fällen vom Auftraggeber den Planern entsprechend konkrete Angaben gemacht werden können. Viel zu oft sind die Einzelheiten nicht rechtzeitig klar. Weiterhin spielen die Kosten eine erhebliche Rolle beim Bau, und dass eine ausgefeilte Regelungstechnik teurer ist als eine „0-8-15 Lösung“ ist ebenfalls klar. Also wird eine Anlage entworfen und gebaut, wie sie im Stadium der Planung nicht besser möglich ist.
Im Betrieb zeigt sich dann, dass es besser gewesen wäre eine intelligente Lösung zu organisieren, welche zugegebenermaßen auch teurer gewesen wäre. So muss nun improvisiert werden, was eine große Herausforderung sein kann, zumal diese Herausforderungen relativ oft an den Facility Manager herangetragen werden, weil neue Belegung von Räumen, funktionale um Änderungen, Umänderung von Raumgrundrissen usw. durchaus an der Tagesordnung sind. Aber Versäumtes zu beklagen, hilft ja auch nicht weiter.
Wir wollen nun so tun, als wäre uns ein klares und endgültiges Raumkonzept vorgegeben.
Zweifelsfrei bedarf es eines intelligenten Regelungskonzeptes, um im gesamten betrachteten Bereich zum einen ein angenehmes Raumklima zu schaffen, denn dieses ist jenseits aller DIN- und anderer Vorschriften für den Nutzer das einzig gültige Kriterium und zum anderen, dies bei hoher Energieeffizienz zu erreichen.
Diese in Aussicht gestellte intelligente Regelung hat die Aufgabe, die einzelnen Komponenten der unterschiedlichen Nutzungszonen zu überwachen und einen energetisch vernünftigen Gesamtbetrieb zu garantieren.
An dieser Stelle wird eine weitere Anforderung im Zuge der Planung sichtbar. Es leuchtet ein, dass ein derartiges gesamtheitliches Regelungskonzept nur dann erstellt werden kann, wenn die Planung aus einer Hand gemacht wird. Insbesondere im öffentlichen Bereich, wo es darauf ankommt, möglichst viele Wettbewerbsteilnehmer an den Aufgaben zu beteiligen, kommt es schnell zu einer Zerstückelung der Planung und mithin zum Nichterreichen einer gesamtheitlichen und nach einheitlicher Strategie zusammenwirkenden Gesamtlösung. Aber auch hier wollen wir annehmen, dass eine gesamtheitliche Aufgabenstellung die Grundlage sein möge.
Die technische Entwicklung ermöglicht auf diese Weise
auch Komponenten, die eine bestimmte Realisierungsfirma selbst nicht herstellt, also am Markt „zusammengesucht“ werden,
die Vermeidung unnützer Schnittstellen,
Vereinfachung des Installationsaufwandes,
hohe Systemeffizienz
und schließlich einen raumklimatischen Komfort.
Insbesondere beim Werben um die besten Arbeitskräfte sind die Unternehmen bemüht, die besten Aufenthalts- und Arbeitsbedingungen zu schaffen. Dazu gehört zweifelsfrei die Sicherstellung behaglichen Raumklimas. Das wird in Zukunft umso wichtiger, je höher im Zuge des Klimawandels die Außentemperaturen steigen. In Arbeitsräumen, wo die Arme bei der Hitze am Schreibtisch „festkleben“, wird nichts Vernünftiges geschaffen. Also bleibt nichts Anderes übrig, als zur Erreichung angenehmer Temperaturen und einer guten Qualität der Raumluft entsprechend konzipierte Lüftungs- und Klimadeckensysteme einzusetzen. Wie bereits erwähnt, ist eine zusätzliche Aufgabe hierbei zu lösen, nämlich die Energieeffizienz, denn der Energieverbrauch erzeugt im Laufe der Nutzungszeit wesentlich höhere Gesamtkosten, als der Kapitaldienst. Dies verstärkt sich in Zukunft, weil der Anteil der Klimatisierung sich erhöhen wird und der Energieverbrauch für die Klimatisierung (Kühlung) etwa dreimal so hoch ist, wie der vergleichbare Energieverbrauch für die Heizung. Um dies zu erreichen, sind Konzepte nötig,
mit denen die Abfuhr von Wärme- und Kühllasten über dezentrale, wasserführende Systemkomponenten realisiert wird,
Die Luftvolumenströme auf den hygienisch notwendigen (ausreichenden) Wert reduziert werden können.
Der Markt hat sich hierauf längst eingestellt und stellt eine Vielzahl entsprechender Produkte zur Verfügung. Diese können zumeist unproblematisch für die erforderlichen Anforderungsprofile konzeptionell zusammenwirken. Praktisch bedeutet das, für jede definierte Nutzungszone muss die Regelung
die Istwerte bezüglich der jeweiligen Personalbelegung,
die erforderliche Innentemperatur als Folge der Nutzungsart,
den Temperaturgang der Außentemperaturen,
Zonenregelung in Verbindung mit energieoptimalem Anlagenbetrieb
Die planerische und ausführungstechnische Anforderung hierbei ist, dass die jeweiligen gewählten Komponenten nicht nur jede für sich allein, sondern in der korrekten Kombination zueinander den geplanten Nutzerkomfort und energetischen Systembetrieb erreichen. Dies bedingt letztlich nichts anderes, als das sinnvolle Zusammenspiel von Lüftung und Heizung und gegebenenfalls Klimatisierung. Zu beachten ist hierbei auch, dass auch Belange der Sanitärtechnik (beispielsweise die Gebrauchswarmwassererwärmung) hierbei eine Rolle spielen. An dieser Stelle ist es nicht sinnvoll, weiter in die Tiefe der planerischen Erfordernisse einzusteigen, denn das wird - wie gesagt - Aufgabe der Planer sein. Für den Facility Manager sei noch zum allgemeinen Verständnis ein Fallbeispiel dargestellt, welches zur Erläuterung der hier notwendigen Komplexität dienen soll.
Fallbeispiel: Kombination eines dezentralen Lüftungsgeräts mit einem
Unterflurkonvektor
Das Lüftungsgerät übernimmt die primäre Abdeckung des Außenluftbedarfs und auch die Abfuhr der Grundheiz- und Grundkühllasten.
In dem Augenblick, in dem die Temperierung der erforderlichen Mindestluftrate erreicht ist, wird der Unterflurkonvektor automatisch zugeschaltet.
Vorteile dieser Lösung sind:
hoher thermischer Komfort
energiesparende Betriebsweise
geringe Schallemissionen (infolge Drehzahlanpassung).
Weiterführende Gedanken im Sinne einer intelligenten Zonen-Regelung sind:
Vernetzung der Lüftungs- und Klimatechnik in ein übergeordnetes Automationssystem
Einbindung weiterer raumklimatische Komponenten in dieses Automatisierungssystem
- Fensterkontakte
- Verschattungssysteme
- Stellventile u.a.m.Erfassung einer jeden Nutzungszone durch die Raumautomation bezüglich der weiter oben beschriebenen Komponenten und Daten (die Zustände bzw. Istwerte bezüglich Belegung, Temperatur, Luftqualität, Fensterstellung usw.)
Einbindung der Beleuchtungsanlage, soweit relevant.
Sonnenenergieanlagen
Schema eines Flachkollektors
Bei Heizungsanlagen erfolgt die direkte Sonnenenergienutzung mit thermischen Solarkollektoren. Eine zusätzliche Speicheranlage und eine konventionelle Wärmeerzeugung sind in den meisten Fällen erforderlich.
In Freibädern z. B. ist während der Sommermonate eine Kollektoranlage ohne Zusatzbeheizung möglich. Als thermische Solarkollektoren werden Flachkollektoren, Vakuum-Röhren-Kollektoren oder Kollektormatten eingesetzt. Unter den Sonnenenergieanlagen unterscheidet man grundsätzlich zwei Kategorien: