Hochhaus mit Kaltwassersätzen heizen & kühlen
Referenz zum Kühlen und Heizen eines Bürogebäudes
BerlinBerlin ist eine pulsierende Metropole, die sich auf neue Stadtentwicklungsprojekte vorbereitet. Ein Beispiel hierfür ist der neue East Side Tower, der zwei der lebendigsten und künstlerischsten Viertel Berlins – Friedrichshain und Kreuzberg – verbindet. Der East Side Tower wurde mit sorgfältig ausgewählten Materialien und einem Energiemanagementkonzept gebaut – geheizt und gekühlt wird mit Kaltwassersätzen.
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Anforderungen:
- Hoher Komfort
- Niedrige Betriebskosten
- Vorgaben zu Energiebedarf und Kältemittel
- Anforderungen an den Energiebedarf
- Intelligente Steuerung
Ausgangssituation
NachhaltigkeitEDGE East Side mit anspruchsvollem Gebäude- und Energiekonzept
Zentral gelegen und nur wenige Meter von der U-Bahnstation Warschauer Straße entfernt, ist das EDGE East Side Berlin ein Hochhaus mit anspruchsvollem Gebäude- und Energiekonzept. Das 142 m hohe Gebäude mit über 65.000 m2 Bürofläche wird ein Wahrzeichen in der Berliner Skyline sein. Kennzeichnend für das Gebäude sind seine innovative und offene Architektur, die vom Architekturbüro Bjarke Ingels Group (BIG) entworfen wurde. Es verbindet zeitgenössische urbane Anforderungen und natürliche Elemente, um luftige Räume zu schaffen, die Energie geben und Besucher:innen sowie Passant:innen zum Betreten einladen. Als größte Mietpartei wird Amazon 28 der insgesamt 36 Stockwerke des EDGE East Side nutzen. Die Fertigstellung des Projekts ist für 2023 avisiert.
Das Hochhaus entspricht als eines der ersten Projekte seiner Art in vielen Aspekten dem Hochhausleitbild – gemäß der Richtlinie des Berliner Senats. Das EDGE East Side ist ein intelligentes Gebäude, in dem Büros nicht nur eine Funktion erfüllen, sondern auch Teil der sie umgebenden Gemeinschaften sein sollen. Die städtebauliche und architektonische Qualitätssicherung erfolgte projektbegleitend durch Einbindung des Berliner Baukollegiums. Damit erfüllt das Gebäude anspruchsvolle Vorgaben zu Bauqualität, Energie- und Materialkonzept, Gesundheit und Wohlbefinden. Dabei verweist EDGE auf ein Platin-Vorzertifikat nach dem DGNB-Zertifizierungssystem der Deutschen Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen (DGNB) sowie auf die angestrebte WELL v2 Core & Shell Gold-Zertifizierung nach WELL v2 Core & Shell des International WELL Building Institut. Dementsprechend sollte die Heiz- und Klimalösung das Gebäude- und Zertifizierungskonzept technisch unterstützen.
Welche Anforderungen wurden an die Gebäudeklimatisierung gestellt?
AnforderungenAnlagenkonzept für Gebäudeklimatisierung und Energiemanagement
Das Gebäude nutzt vernetzte Technologie zur automatisierten Steuerung von Gebäudefunktionen. Auf Basis von Nutzungsdaten werden beispielsweise Licht- und Temperatureinstellungen ortsgebunden angepasst und hochfrequentierte Areale stärker ventiliert. Alle Mietparteien haben direkten Zugriff auf die intelligenten Funktionen des Bauwerks. Beispielsweise können mit einer mobilen EDGE-App Licht und Temperatur gesteuert werden. Durch stetige Analyse und Anpassung technischer Abläufe werden Anlagenbetrieb und Gebäudenutzung aufeinander abgestimmt. Ein zentraler Teil des Energie- und Gebäudekonzepts ist die dort installierte Gebäudeenergietechnik.
Als Anforderungen in diesem modernen Mehrzweckgebäude standen Komfort, reduzierte Betriebskosten sowie Vorgaben zu Energiebedarf und Kältemittel im Fokus. Das anspruchsvolle Anforderungsprofil wird durch ein intelligentes Anlagenkonzept abgedeckt, bei dem die Gebäudeklimatisierung über zwei zentrale Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung, einen Anschluss ans städtische Fernwärmenetz und vier luftgekühlte Kaltwassersätze erfolgt. Zum Einsatz kommen vier Kaltwassersätze zur Außenaufstellung von Climaveneta, einer Marke von Mitsubishi Electric, mit invertergeregelten Schraubenverdichtern vom Typ i-FX-G05 mit Kälteleistungen zwischen 599 und 842 kW. Das Design der i-FX-Serie ist auf die im Projekt verlangten technischen Anforderungen ausgelegt.
Welche Lösung wurde für das Hochhaus gewählt?
KaltwassersätzeInvertergeregelte Kaltwassersätze von Climaveneta, einer Marke von Mitsubishi Electric
Die luftgekühlten Kaltwassersätze wurden für die Anforderungen an Komfort, Betriebskosten sowie die gebäudetechnischen Vorgaben in diesem Leistungssegment ausgewählt. Mit einem Gewicht zwischen 6.700 und 9.700 kg wurden die Geräte in einem Zeitfenster von nur drei Stunden mit einem bauseitigen Kran in 142 Meter Höhe auf das Dach des Gebäudes gezogen und in ihre Positionen gebracht. Die Lieferung und Montage im laufenden Baubetrieb war eine logistische Meisterleistung, die vor Ort von Mitsubishi Electric Mitarbeiter:innen begleitet wurde sowie der Apleona Wolfferts GmbH, dem ausführenden Fachunternehmen für Gebäude- und Versorgungstechnik.
Die vier Kältemaschinen liefern insgesamt eine Leistung von rund 2,7 MW und erfüllen unterschiedliche Aufgaben. Die beiden „kleineren“ Maschinen mit jeweils rund 600 kW Kälteleistung sind an die raumlufttechnischen Anlagen angebunden und versorgen die beiden Lüftungsanlagen mit der nötigen Kälte. So gewährleisten sie bei Bedarf eine Vorkonditionierung der Zuluft. Die Zentrallüftungsgeräte übernehmen neben der Frischluftzufuhr bzw. dem kontrollierten Luftaustausch auch eine Grundlastabdeckung des Raumwärmebedarfs bzw. der Wärmelastabfuhr (Kühlung). Bei höherem Wärmebedarf erfolgt die Bereitstellung der Wärme entweder über das örtliche Fernwärmenetz oder aus der Wärmerückgewinnung einer der vier auf dem Dach installierten Kältemaschinen.
Die beiden weiteren Kältemaschinen mit 830 bzw. 842 kW Kälteleistung dienen der direkten Kühlung der Räume in den insgesamt 36 Etagen. Diese erfolgt über sogenannte Deckensegel, die sowohl zum Heizen als auch zum Kühlen eingesetzt werden. Die frei im Raum schwebenden Deckensegel ermöglichen hohe Heiz- und Kühlleistungen sowie eine hervorragende Schallabsorption und sind eine ideale Lösung für die hohen architektonische Anforderungen in diesem Gebäude. Sie lassen durch ihre offene Bauweise einen Blick auf die Rohdecke zu und bieten umfangreiche Gestaltungs- und Anordnungsmöglichkeiten bei der späteren Raumaufteilung.
Wärmerückgewinnung im Energiemanagement
Einen besonderen Blick verdient die leistungsstärkste der vier eingesetzten Kältemaschinen. Diese verfügt über eine Wärmerückgewinnungsfunktion, mit der ein Pufferspeicher im Untergeschoss des Hochhauses geladen wird. Bei der Wärmerückgewinnung wird den Räumen im Kühlprozess entzogene Wärme nicht direkt an die Umgebung abgeführt, sondern über den Pufferspeicher weiter genutzt. Über den Pufferspeicher wird die Wärme an die verschiedenen Unterstationen und Heizkreise weitergeleitet und über die Deckensegel in die Räume verteilt.
Die Wärmerückgewinnungsfunktion nutzt die im Kühlprozess entzogene Wärme für die Heizkreise und unterstützt dadurch das Energiemanagement des Gebäudes.
Kältemittel R513A und Teillastbetrieb
Dank einer Vielzahl von Konfigurationsmöglichkeiten und Ausstattungsmerkmalen konnten die Geräte optimal in das gebäudetechnische Konzept integriert werden. Als Beispiel seien hier die invertergeregelten Schraubenverdichter aufgeführt, die den Betrieb stufenlos regulieren und dadurch im Teillastbereich bedarfsgerecht arbeiten. Denn in der Komfortklimatisierung spielt neben der zuverlässigen Bereitstellung von Kaltwasser vor allem die Energieeffizienz im mittleren Teillastbereich eine große Rolle.
Darüber hinaus ist die Baureihe i-FX-G05 speziell für den Einsatz des Kältemittels R513A mit reduzierter Umweltbelastung optimiert worden. Das Kältemittel R513A zeichnet sich durch einen niedrigen GWP von -56 % im Vergleich zu R134a aus, ist vollständig ungiftig und nicht entflammbar (ASHRAE 34 – Klasse A1, ISO 817). Dabei bietet es ähnlich gute thermodynamische Eigenschaften wie R134a. Jahreswirkungsgrad und Kältemittel R513A werden bei der Bewertung direkter und indirekter Beiträge der Kältemaschinen zur globalen Erwärmung berücksichtigt; die technischen Kennwerte sind nachlesbar.
Intelligente Regelung
Die Regelung der Kaltwassersätze erfolgt über die Regelungssoftware W3000+ und das Interface KIPlink, die einfach an die vorhandene GLT angebunden werden konnten. Die W3000+ Regelung verfügt über eine autoadaptive Temperaturregelung für schnelleres Adaptionsverhalten bei verschiedensten Lastanforderungen und eine optimierte Fehlerdiagnose mit „Black Box“-Funktion. Zur Vor-Ort-Bedienung steht ein großes LC-Display mit selbsterklärenden Funktionstasten für die schnelle und einfache Abfrage und Anpassung anhand eines mehrstufigen Menüs zur Verfügung.
Die Regelung bietet modernste Funktionen und Algorithmen sowie Einstellmöglichkeiten, die in allen Betriebsarten ein schnelles Adaptionsverhalten bei unterschiedlichster Dynamik gewährleisten. Über das innovative Interface KIPlink kann das Gerät direkt bedient werden. Da das Interface ein lokales WLAN nutzt, kann man mit KIPlink auf die Tastatur verzichten und direkt über ein mobiles Endgerät – via Smartphone, Tablet oder Notebook – an der Anlage arbeiten.
Die wichtigsten Punkte
Zusammenfassung- Das EDGE East Side in Berlin ist ein Hochhaus mit anspruchsvollen Vorgaben zu Bauqualität, Energie- und Materialkonzept, Gesundheit und Wohlbefinden.
- Um das Anforderungsprofil zu erfüllen, kommen für die Gebäudeklimatisierung vier luftgekühlte Kaltwassersätze vom Typ i-FX G05 mit invertergeregelten Schraubenverdichtern von Mitsubishi Electric zum Einsatz.
- Die vier Kältemaschinen liefern insgesamt eine Leistung von rund 2,7 MW und erfüllen in dem Konzept unterschiedliche Aufgaben.
- Sie ließen sich aufgrund der Vielzahl von Konfigurationsmöglichkeiten optimal in das nachhaltige, gebäudetechnische Konzept integrieren – z. B. verfügt eine der vier eingesetzten Kältemaschinen über eine Wärmerückgewinnungsfunktion.
- Die Wärmerückgewinnung von 100 % ermöglicht eine äußerst hohe Effizienz, senkt die Betriebskosten, fördert ein nachhaltiges Umweltmanagement und unterstützt das Erreichen der unterschiedlichen Umweltzertifizierungen des Gebäudes.
