Untersuchung von Klimatisierungskonzepten für multifunktionale Großraumbüros
- Art: Diplomarbeit
- Autor: Joachim Günther
- Abgabedatum: August 2000
- Umfang: 257 Seiten
- Dateigröße: 2,5 MB
- Note: 1,2
- Institution / Hochschule: Fachhochschule Offenburg Deutschland
- ISBN (eBook): 978-3-8324-4246-0
- ISBN (CD) :978-3-8324-4246-0 CD
- Sprache: Deutsch
- Prämierung:
- Arbeit zitieren: Günther, Joachim August 2000: Untersuchung von Klimatisierungskonzepten für multifunktionale Großraumbüros, Hamburg: Diplomica Verlag
- Schlagworte: Klimaanlagen, Raumlufttechnik, Wirtschaftlichkeit, Lüftung, Klimatechnik
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Diplomarbeit von Joachim Günther
Einleitung:
Die Bewertung von Klimaanlagen hängt maßgeblich vom Blickwinkel des Betrachters ab. Nachdem die Bauherren in vergangenen Jahren überwiegend an einem einfachen Systemaufbau, Zugänglichlichkeit bzw. Zuverlässigkeit der Anlage und geringen Kosten interessiert waren, treten heute weitere Aspekte hervor. So gewinnt die Raumluftqualität auch für Investoren zunehmend an Bedeutung. Hierbei wird erkannt, dass Luft als Lebensmittel zu betrachten ist, das nicht nur ökonomischen Gesichtspunkten unterliegt wie z.B. die Installation einer sonstigen technischen Anlage. Da Gesundheit, Produktivität und Leistungsvermögen von Mitarbeitern und Kunden bestimmende Wirtschaftsfaktoren sind, ist es erforderlich die Raumluftqualität auf einem wirtschaftlich noch vertretbaren Level zu halten.
Der Nutzer am Arbeitsplatz erwartet von einer Klimaanlage vor allem eine gute Luftqualität und ein hohes Maß an thermischem Komfort. Für die Mieter von Verwaltungsgebäuden haben andere Überlegungen Priorität. Sie fordern leicht variierbare Büroräume, die sich kurzfristig dem Wachstum und den sich schnell ändernden Arbeitsabläufe dynamischer Unternehmen anpassen lassen. Diese Gebäude sind dadurch gekennzeichnet, dass sie bis zu 75 % der Zeit des Jahres leerstehen. Während der Nutzungszeit treten zeitlich wechselnde Heiz- und Kühllasten auf, die eine individuelle Temperaturregelung erfordern.
Darüber hinaus muss das Gebäude flexibel nutzbar sein und bei geänderter Raumnutzung mit veränderten Lasten weiterhin optimal funktionieren. Bei Neu- und Umbauten von Bürogebäuden geht der Trend zu weniger Fläche pro Mitarbeiter und durch verstärkte Teamarbeit weg vom örtlich festen Schreibtisch. Flexibilität und Variabilität der Flächennutzung in Büros gewinnen an Bedeutung. Dabei treten zum einen hochinstallierte Bereiche mit ganzjähriger Wärmeentwicklung und weniger dichtinstallierte Bereiche auf. Dazu kommt, dass häufig bei der Fertigstellung des Gebäudes die Nutzung und Raumaufteilung noch nicht feststeht. Daher ist für Großraumbüros eine flexible, variable und erweiterbare Klimatechnik erforderlich. In dieser Diplomarbeit werden entsprechende Klimatisierungskonzepte untersucht.
Inhaltsverzeichnis:
| 1. | Einleitung und Aufgabenstellung | 1 |
| 2. | Vorstellung des Gebäudes | 2 |
| 3. | Behaglichkeit | 3 |
| 3.1 | Grundlagen zur Behaglichkeit | 4 |
| 3.1.1 | Thermische Behaglichkeit | 4 |
| 3.1.2 | Sonstige Einflußgrößen | 8 |
| 3.2 | Definitionen thermischer Behaglichkeit | 9 |
| 3.3 | Sick building sydrom | 12 |
| 4. | Beheizung von Großraumbüros | 14 |
| 5. | Beschreibung der möglichen Systemvarianten | 15 |
| 5.1 | Einkanal-Klimaanlage mit konstantem Volumenstrom / Einzonen-Anlage | 15 |
| 5.2 | Einkanal-Klimaanlage mit konstantem Volumenstrom / Mehrzonen-Anlage | 16 |
| 5.3 | Einkanal-Klimaanlage mit variablem Volumenstrom | 17 |
| 5.4 | Zweikanal- Klimaanlage mit konstantem Volumenstrom | 19 |
| 5.5 | Zweikanal-Klimaanlage mit variablem Volumenstrom | 20 |
| 5.6 | Induktionsanlagen | 21 |
| 5.7 | Kühldecken | 24 |
| 5.8 | Passive Kühlkonvektoren | 26 |
| 5.9 | Aktive Kühlkonvektoren | 27 |
| 5.10 | Fan-Coil-Units | 28 |
| 5.11 | Flächenkühlsysteme | 29 |
| 6. | Systemvergleich der möglichen Systemvarianten | 32 |
| 6.1 | Einkanal-Klimaanlage mit konstantem Volumenstrom / Einzonenanlage | 34 |
| 6.2 | Einkanal-Klimaanlage mit konstantem Volumenstrom / Mehrzonenanlage | 34 |
| 6.3 | Einkanal-Klimaanlagen mit variablem Volumenstrom | 35 |
| 6.4 | Zweikanal-Klimaanlagen mit konstantem Volumenstrom | 35 |
| 6.5 | Zweikanal-Klimaanlage mit variablem Volumenstrom | 36 |
| 6.6 | Induktionsanlagen | 36 |
| 6.7 | Kühldecken | 37 |
| 6.8 | Passive Kühlkonvektoren | 38 |
| 6.9 | Aktive Kühlkonvektoren | 39 |
| 6.10 | Fan-Coil-Units | 40 |
| 6.11 | Flächenkühlsysteme | 41 |
| 7. | Systemvergleich nach Kategorien | 42 |
| 8. | Kühllastberechnung nach VDI 2078 | 48 |
| 8.1 | Zonierung | 48 |
| 8.2 | Randbedingungen | 49 |
| 8.3 | Erklärungen zur Grafik Kühllast | 49 |
| 8.4 | Betriebszeit der Klimaanlage | 50 |
| 8.4.1 | Zusammenfassung der Betriebszeitenvarianten | 51 |
| 8.4.2 | Erklärungen zu den Varianten 1.8 | 52 |
| 8.4.3 | Schlußfolgerungen aus dem Vergleich der Varianten 1.8 | 54 |
| 8.5 | Vergleich der Varianten 2 und 7 | 55 |
| 8.5.1 | Elektrische Energie PVA | 55 |
| 8.5.2 | Wärmeenergie QW | 56 |
| 8.5.3 | Befeuchtungsenergie Qf | 57 |
| 8.5.4 | Kälteenergie zur trockenen Luftkühlung QK | 58 |
| 8.5.5 | Kälteenergie zur Entfeuchtung Qtr | 58 |
| 8.5.6 | Kälteenergie für den Kühlbedarf des Gebäudes QKühl | 59 |
| 8.5.7 | Zusammenfassung des energetischen Vergleichs der Varianten 2 und 7 | 61 |
| 8.5.8 | Primärenergieverbrauch der Varianten 2 und 7 | 62 |
| 8.5.9 | Zusammenfassung des Primärenergiebedarfes von Variante 2 und 7 | 63 |
| 8.5.10 | Betriebskosten der Varianten 2 und 7 | 64 |
| 8.5.11 | Zusammenfassung der Betriebskosten der Varianten 2 und 7 | 65 |
| 8.5.12 | Vergleich der Kühllastverläufe der Varianten 2 und 7 | 66 |
| 8.6 | Schlussfolgerungen aus dem Vergleich | 67 |
| 9. | Untersuchung der Klimatisierungsvarianten | 69 |
| 9.1 | Ermittlung der Mindestaußenluftrate | 69 |
| 9.2 | Untersuchung für ein System mit Fan-Coil-Units in Verbindung mit einer Primärluftanlage | 71 |
| 9.2.1 | Vorstellung des Systems | 71 |
| 9.2.2 | Zonierung | 72 |
| 9.2.3 | Ermittlung der Luftströme | 72 |
| 9.2.4 | Luftverteilsystem | 73 |
| 9.2.5 | Dimensionierung der Klimazentrale | 73 |
| 9.2.6 | Kanaldimensionierung | 81 |
| 9.2.7 | Funktionsbeschreibung der Regelung | 82 |
| 9.3 | Untersuchung der Einkanal – Klimaanlage mit variablem Volumenstrom (VVS – Anlage) | 88 |
| 9.3.1 | Vorstellung des Systems | 88 |
| 9.3.2 | Zonierung | 89 |
| 9.3.3 | Ermittlung der Luftströme | 90 |
| 9.3.4 | Luftverteilsystem | 90 |
| 9.3.5 | Dimensionierung der Klimazentrale | 90 |
| 9.3.6 | Kanaldimensionierung | 98 |
| 9.3.7 | Funktionsbeschreibung der Regelung | 98 |
| 9.4 | Untersuchung für ein Kühldeckensystem in Verbindung mit einer Primärluftanlage | 99 |
| 9.4.1 | Vorstellung des Systems | 99 |
| 9.4.2 | Zonierung | 100 |
| 9.4.3 | Ermittlung der Luftströme | 100 |
| 9.4.4 | Luftverteilsystem | 100 |
| 9.4.5 | Dimensionierung der Klimazentrale | 101 |
| 9.4.6 | Kanaldimensionierung | 101 |
| 9.4.7 | Funktionsbeschreibung der Regelung | 101 |
| 10. | Systemvergleich der untersuchten Varianten | 102 |
| 10.1 | Flexibilität der Raumnutzung | 102 |
| 10.2 | Regelungstechnische Flexibilität | 102 |
| 10.3 | Raumbedarf der Zentrale und des Medientransportes | 103 |
| 10.4 | Wartungsaufwand | 104 |
| 10.5 | Einschränkung des Raumnutzvolumens | 105 |
| 10.6 | Maximale Kühlleistung | 105 |
| 10.7 | Investitionskosten | 106 |
| 10.8 | Energieverbrauch | 110 |
| 10.9 | Behaglichkeit | 112 |
| 10.10 | Regelungstechnischer Aufwand | 113 |
| 10.11 | Wirtschaftlichkeitsvergleich | 114 |
| 10.12 | Gesamtvergleich Kosten | 116 |
| 11. | Schlussbetrachtung | 119 |
| 12. | Kritischer Rückblick | 120 |
| 13. | Normen / Vorschriften / Richtlinien / Literaturverzeichnis | 121 |
| Grundrissplan 2.OG / Zonierung Kühllast | 128 | |
| Schema RLT-Anlage / Kälte / Variante Fan-Coil-Units | 129 |
Die notwendige aktive Deckenfläche wird meistens von der erforderlichen Kühlleistung bestimmt. Die Heizlast kann von der für die Kühlung bestimmten Fläche problemlos abgedeckt werden. In manchen Fällen wird deshalb nur ein Teil der kühlaktiven Fläche zur Raumheizung umgeschaltet. Die Frage, ob eine Teilbelegung der Decken für die Beheizung ausreicht, ist vom jeweiligen Projekt und der gewählten Raumtiefe abhängig. Die vollflächige Belegung der Decke hat den Vorteil niedriger Heizmitteltemperaturen. Bei sehr tiefen Räumen ist eine ganzflächige Heiz- bzw. Kühldecke wegen des ungünstigen horizontalen Strahlungstemperaturverlaufes weniger zu empfehlen. Mit einer fassadenorientierten Teilbelegung der Decke kann im Heizfall das kalte Fenster besser kompensiert werden. Aus dieser Anordnung ergibt sich eine günstige horizontale Strahlungstemperaturverteilung und eine [...]
(Paneel-Decken/Deckensegel/Konvektionsdecken) Gekühltes oder erwärmtes Wasser zirkuliert durch ein Rohrregister, das fest mit Paneelen verbunden ist. Die Paneele nehmen Wärme auf oder geben die Wärme ab. Aufgrund der Temperaturdifferenz zwischen den Paneelen und den Raumflächen erfolgt ein Wärmeaustausch durch Strahlung und Konvektion. Daher ist es möglich bei Kühldeckenflächen, die allseitig angeströmt werden können (Kühlsegel), bis zu 40 % Mehrleistung gegenüber Flächenkühlsystemen, wie in 5.11 beschrieben zu erreichen.1 Allerdings müssen evtl. Behaglichkeitseinbußen aufgrund höherer Raumluftgeschwindigkeiten hingenommen werden. Diese Variante der Decken-Kühlsysteme kann in der oder als Zwischendecke eingesetzt werden. So ist es möglich über die Kühldecken weitere Aufgabenfelder abzudecken: • • • [...]
Zweirohr-System (mit Umschaltung / Change-over-System) Der sekundärseitige Wärmetauscher wird mit einer Vor- bzw. Rücklaufleitung angeschlossen. Daraus resultierend kann alternativ nur geheizt oder gekühlt werden. Problematisch gestaltet sich die Umschaltung vom Heiz- auf den Kühlbetrieb da es unweigerlich zur Mischung und somit zu Energieverlusten kommt. Um dies zu minimieren sollte in der Übergangsjahreszeit eine größere Temperaturtoleranz in Kauf genommen werden, die verhindert, daß unnötig oft vom Heiz- auf den Kühlbetrieb umgeschaltet wird. Ein weiterer Nachteil ist die Trägheit des Wassersystems beim Umschalten, da diese Umschaltvorgänge bis zu 30 min betragen können. (ohne Umschaltung / Non-change-over-System) Bei dieser Variante wird dem Sekundär-Wärmetauscher nur noch Kaltwasser zugeführt. Geheizt wird ausschließlich über die zentral aufbereitete Primärluft, die witterungsgeführt geregelt wird. Die raumweiße Temperaturregelung [...]
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http://www.diplom.de/ean/9783832442460
Arbeit zitieren:
Günther, Joachim August 2000: Untersuchung von Klimatisierungskonzepten für multifunktionale Großraumbüros, Hamburg: Diplomica Verlag
Schlagworte:
Klimaanlagen, Raumlufttechnik, Wirtschaftlichkeit, Lüftung, Klimatechnik



