Medienhaus energieeffizient klimatisiert

Dieses Anforderungsprofil wird durch ein intelligentes Anlagenkonzept abgedeckt, bei dem die Gebäudeklimatisierung über eine zentrale Lüftungsanlage und eine Klima-Fußbodenheizung erfolgt. Der Neubau des Medienhauses der Rhein-Zeitung setzt damit Maßstäbe bei Komfort und Effizienz der Gebäudeklimatisierung. Für die Fußbodenheizung kommen acht reversible Ecodan Luft/Wasser-Wärmepumpen von Mitsubishi Electric mit einer modulierenden Heizleistung von bis zu 184 kW zum Einsatz. Diese Anlage ist aufgeteilt in zwei Kaskaden. Zur Konditionierung der Zuluft der Zentrallüftungsanlage kommen sechs kaskadierte Außengeräte mit Wärmepumpenfunktion zum Einsatz. Dadurch benötigt das Gebäude keine Energieversorgung auf Basis fossiler Brennstoffe mehr.

Die Kaskadierung der Außengeräte bietet gegenüber einem Einzelgerät mit größerer Leistung mehrere Vorteile, z. B. können alle vier Einheiten einer Kaskade gleichzeitig im Teillastbetrieb arbeiten. Das ist effizienter als ein Modul im Volllastbetrieb laufen zu lassen, während die anderen sich im Stand-by-Modus befinden.

„Die Aufteilung der acht Geräte in zwei Vierer-Kaskaden ermöglicht es, dass eine Kaskade Wärme erzeugt, während die andere Kaskade im reversiblen Betrieb den Kältespeicher versorgt. Je nach Anforderung wird die benötigte Wärme oder Kälte über Verteilerstationen in die Heizkreise eingespeist“, erklärt Torsten Hoidis, Geschäftsführer der ausführenden Firma Kälteprofis GmbH & Co. KG.

Über die Fußbodenheizung können die Räume des Gebäudes dann entweder auf klassische Art beheizt oder sofern die Außentemperatur über einen bestimmten Referenzwert ansteigt auch gekühlt werden. Die Fußbodenheizung wird im Sommer mit kaltem Wasser beaufschlagt, sodass dort eine Kühlung zwischen 3 und 5 K zur Außentemperatur möglich ist. Die Regelung übernehmen zwei Master-Steuereinheiten, die unter anderem für eine automatische Laufzeitoptimierung und hohe Jahresarbeitszahlen sorgen. „Ein Vorteil dieser Strategie ist, dass alle Geräte gleichmäßig genutzt werden können und in etwa die gleiche Laufzeit haben. Zudem ergibt sich durch die Redundanzfunktion ein Sicherheitsaspekt. Sollte sich ein Modul im Off-Modus befinden, gewährleisten die anderen Geräte die Versorgung“, so Hoidis weiter.

Eine spezielle Regelung ermittelt in Abhängigkeit der Leistungsaufnahme der Außengeräte, der momentanen Heizleistung und der Außentemperatur den maximal erreichbaren Coeffecient of Performance (Peak-COP) und steuert die Anlage entsprechend. Diese Anlage ist auf einen berechneten COP von 4,5 ausgelegt. Um die Wärmeversorgung auch bei Außentemperaturen im Minusbereich sicherzustellen, sind die Außengeräte zusätzlich mit der Zubadan Inverter-Technologie ausgestattet. Die Zubadan Technologie trägt einen wesentlichen Teil zur hohen Energieeffizienz bei. Die Außengeräte verfügen über eine optimierte Abtaufunktion und sorgen für absolute Funktionssicherheit auch bei tiefsten Außentemperaturen. Der Heizbetrieb ist bis zu einer Außentemperatur von -28 °C gewährleistet und bietet die volle Heizleistung bis zu einer Temperatur von -15 °C.

Der zweite Teil des energieeffizienten Anlagenkonzepts ist die zentrale Lüftungsanlage. Alle Büro- und Besprechungsräume im Gebäude werden über die raumlufttechnische Anlage kontinuierlich mit frischer Luft versorgt. Die kontrollierte Be- und Entlüftung der Innenräume erfolgt als Induktionslüftung. Bei der Induktionslüftung gelangt die Zuluft mit hoher Geschwindigkeit über waagerecht ausblasende Tellerventile in der Decke in den Raum. Über entsprechende Deckeninnengeräte wird die Luft wieder abgeführt. Durch den Einsatz verschiedener Luftauslässe und die Anbringung von Überströmöffnungen können Räume unterschiedlich durchströmt werden.

Auf diese Weise kann das System der Induktionslüftung auf unterschiedliche Nutzungsanforderungen reagieren. „Grundsätzlich arbeitet die zentrale Lüftungstechnik mit Wärmerückgewinnung, so dass hier eine sehr hohe Effizienz bezüglich der Energienutzung erreicht werden kann“, erklärt Daniel Schiffmann.

Bei Bedarf kann die Raumluft auch gekühlt oder erwärmt werden. Dafür wird die in das Gebäude einzubringende Frischluft der zentralen Lüftungsanlage durch Klima-Außengeräte der Mr. Slim-Serie von Mitsubishi Electric vorkonditioniert. Die Konditionierung der Außen-/Frischluft auf einen Standardfestwert zum Kühlen und Heizen folgt einem Energiekonzept, bei dem über die Lüftungsanlage keine Raumlasten abgefahren werden und keine überschüssige Wärme oder Kälte in das Gebäude eingebracht wird.

Wie auch in dem anderen Anlagenteil wird die zu erbringende Leistung der Außeneinheiten über eine Kaskade abgebildet. Die sechs kaskadierten Außengeräte verfügen über eine Wärmepumpenfunktion und ermöglichen so wahlweise oder je nach Jahreszeit das Kühlen oder Heizen. Mit ihrer modulierenden Betriebsweise und einer Heiz- bzw. Kälteleistung von 27,0 bzw. 22,0 kW je Außeneinheit stellt die Kaskade Leistungsanforderungen in einer Bandbreite von 8 bis zu 162 kW zur Verfügung. Durch die Modulation können die Einheiten gleichzeitig im Teillastbetrieb arbeiten. Bei Servicearbeiten wird der fortlaufende Betrieb durch die anderen Außengeräte gewährleistet.

Die reibungslose Kommunikation zwischen den Wärmepumpen der Mr. Slim-Serie und den bauseitigen Wärmetauschern der Lüftungsgeräte erfolgt über Anschlusskits vom Typ PAC-IF013B-E. Die Anschlusskits (je eins pro Außengerät) übernehmen die Funktion der Schnittstelle und stimmen die Verdichter exakt auf die Leistungsanforderung der Zentrallüftung ab. Mit den neuen Interfaceplatinen PAC-IF 013B-E können die Außengeräte der Mr. Slim-Baureihe zu sehr großen Leistungen als Kaskade zusammengeführt werden. Somit können auch große zentrale Lüftungsanlagen ideal mit Mr. Slim Geräten kombiniert werden.

Regelungsseitig sind beide Anlagen in eine übergeordnete Gebäudeleittechnik (GLT) integriert. Diese kann auf die Schnittstellen der jeweiligen Mitsubishi Electric-Außengeräte zur Versorgung der Fußbodenheizung sowie der zentralen Lüftungstechnik zugreifen und entsprechende Steuerbefehle an die Kaskaden weitergeben. Je nach Anforderungsbedarf werden diese dann in den Kühl- oder den Heizbetrieb gehen. Für die Mitarbeiter:innen ist die Regelung des Raumklimas an ihrem Arbeitsplatz über Raumthermostate in einem Einstellbereich von 17 °C bis 23 °C möglich. Die Steuerung der Lüftungstechnik, also der Luftmenge und der Temperatur erfolgt automatisch über raumweise Sensoren und Voreinstellungen, die vom Facility Management über die GLT angepasst werden können.