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Untersuchung von Klimatisierungskonzepten für multifunktionale Großraumbüros

Untersuchung von Klimatisierungskonzepten für multifunktionale Großraumbüros
Über dieses Buch
  • 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

Automatisiert erstellter Textauszug:

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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Arbeit zitieren:
Günther, Joachim August 2000: Untersuchung von Klimatisierungskonzepten für multifunktionale Großraumbüros, Hamburg: Diplomica Verlag

Schlagworte:
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