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Luftströmung im Labor getestet

Das von den Frankfurter Planungsbüro Neumann Architekten und der OFB Projektentwicklung realisierte Bürogebäude Platinum zeigt, wie nachhaltiges und energieeffizientes Bauen heute aussehen kann. So spart der Unternehmenssitz der Wirtschaftsfördergesellschaft Hessen Agentur gegenüber einem konventionell errichteten Bürohaus jährlich rund 1.160 Tonnen Kohlendioxid ein. Zudem erzeugt das Gebäude übers Jahr hinweg mehr regenerative Energie als es im Betrieb verbraucht. So sind Solarmodule mit einer Fläche von insgesamt 1.300 Quadratmeter auf dem Dach und an der Fassade installiert und unterirdisch ein 400 Kubikmeter großer Eisspeicher.

Die Lüftungstechnik

Das Platinum in Wiesbaden gilt als Leuchtturmprojekt für nachhaltige Bürobauten und ist mit dem höchsten DGNB-Siegel in Platin zertifiziert.

Conné van d´Grachten

Das Platinum in Wiesbaden gilt als Leuchtturmprojekt für nachhaltige Bürobauten und ist mit dem höchsten DGNB-Siegel in Platin zertifiziert.

Für die Planung und Installation der Anlagentechnik zeichnete Kiefer Klimatechnik aus Stuttgart verantwortlich. Die von dem Unternehmen konzipierte Lüftungsanlage besteht aus zwei zentralen Lüftungsgeräten, die im Untergeschoss sowie im fünften Obergeschoss installiert sind und verschiedene Nutzbereiche versorgen. Erstere dient zur Be- und Entlüftung der Räume im Untergeschoss, während die zweite Anlage obendrein für die Klimatisierung aller oberirdischen Büro- und Sanitärräume sorgt.

In den Büroetagen sind Indul-Schlitzauslässe entlang der Fensterfront verbaut.

Dennis Möbus/Hessen Agentur

In den Büroetagen sind Indul-Schlitzauslässe entlang der Fensterfront verbaut.

Die Außenluft wird an der Fassade angesaugt, in der RLT-Anlage hocheffizient aufbereitet und konditioniert. Für eine nachhaltige und umweltfreundliche Temperierung sorgt hierbei eine integrierte Wärmerückgewinnung mit adiabater Kühlung (Verdunstungskühlung). Die auf diese Weise konditionierte Zuluft wird anschließend über Indul-Schlitzdurchlässe zugfrei in die Büro- und Besprechungsräume eingebracht.

Ein System mit variablem Volumenstrom wertet kontinuierlich die Daten der integrierten Luftqualitätsfühler aus und passt die Luftmengen dynamisch an die jeweilige Raumnutzung an. So wird in den Bürobereichen ein Luftwechsel von eins bis 1,8 pro Stunde gefahren. Sind die Konferenzräume stark belegt, reagiert das System sofort und erhöht die Luftwechselrate auf bis zu sechs pro Stunde, während die Zuluft in den weniger genutzten Büroetagen im Gegenzug energieeffizient reduziert wird.

Die Abluft aus den Büroräumen gelangt über Indusilent-Überströmelemente in den Flurbereich und wird dort zentral abgeführt. Sie erfüllen alle Anforderungen an eine hohe Schallabsorption und verhindern die Sprachübertragung nach außen.

Die Laborprüfungen

Blick in den Deckenhohlraum: Durch die fassadennahe Lage des Luftauslasses ergibt sich die Besonderheit der asymmetrischen Ausblascharakteristik in den Raum hinein. Dennoch entsteht kein einseitiges Zuggefühl.

Kiefer Klimatechnik

Blick in den Deckenhohlraum: Durch die fassadennahe Lage des Luftauslasses ergibt sich die Besonderheit der asymmetrischen Ausblascharakteristik in den Raum hinein. Dennoch entsteht kein einseitiges Zuggefühl.

Vorab galt es nachzuweisen, ob und in welchem Umfang der Schlitzauslass den thermischen Vorgaben insbesondere im Sommer gerecht wird – nicht zuletzt aufgrund der besonderen Einbausituation. So waren die Luftauslässe im fassaden- und fensternahen Deckenbereich eingeplant. Das bedingte eine asymmetrische Ausblasgeometrie ins Rauminnere, was wiederum die erzeugte Luftströmungsform und die thermische Behaglichkeit der Personen im Raum beeinflussen kann. Gleichzeitig mussten etwa die Oberflächen- beziehungsweise Strahlungstemperaturen der Umschließungsflächen bei der Planung berücksichtigt werden.

Kennzeichnend für den Indul-Schlitzauslass ist die hohe Induktion, also die Beimischung der Raumluft durch feine Einzelstrahlen, sodass Temperaturdifferenzen und die Luftgeschwindigkeit rasch abgebaut werden und kein unangenehmes Zugluftgefühl auftritt.  Optisch fügen sich die filigranen Durchlassprofile unauffällig in die moderne Deckenarchitektur ein.

Versuchssaufbau im Raumströmungslabor zur Messung des Schlitzauslasses im fassadennahen Deckenbereich: Am Stativ sind Sensoren für Luftgeschwindigkeit und -temperatur in verschiedenen Höhen in angebracht.

Kiefer Klimatechnik

Versuchssaufbau im Raumströmungslabor zur Messung des Schlitzauslasses im fassadennahen Deckenbereich: Am Stativ sind Sensoren für Luftgeschwindigkeit und -temperatur in verschiedenen Höhen in angebracht.

Im hauseigenen Raumströmungslabor im Kiefer Entwicklungszentrum lassen sich Raumströmungsmessungen oder akustische Messungen und Optimierungen unter realen Bedingungen schnell und effizient durchführen. Hier standen die Ingenieure von Kiefer vor der Aufgabe, den Luftauslass anhand vielzähliger Strömungsmessungen auf sein Ausblasverhalten sowie die Luftverteilung im Raum zu überprüfen.

Zusätzlich wurde die dreidimensionale Strömungsmessung mit Nebelfluid visualisiert. Außerdem galt es, die lokale thermische Behaglichkeit nach DIN EN ISO 7730 im Volllast-Kühlfall sowie bei reduziertem Betrieb zu bewerten. Alles unter der Annahme einer sitzenden (1,2 met = 58,2 W/m2), sommerlich gekleideten Person (0,5 clo = 0,080 m2 K/W) und einer relativen Raumluftfeuchte von etwa 50 Prozent.

Dafür baute Kiefer einen repräsentativen Ausschnitt eines Großraumbüros des Platinums samt simulativer Personen- und Maschinenlasten nach, installierte einen 800 Millimeter langen Indul-Schlitzdurchlass mit asymmetrischer Ausblasgeometrie und stellte ihn entsprechend der erforderlichen Betriebsparameter ein.

In den folgenden Messreihen erfasst eine spezielle Messvorrichtung anhand 20 einzelner Messpunkte auf Fuß-, Knie- und Kopfhöhe (stehend/sitzend) die für die Berechnung der thermischen Behaglichkeit erforderlichen Kennzahlen. Darunter fallen beispielsweise die lokale Raumluftgeschwindigkeit und -temperatur oder die berechneten Werte für ein Zugluftrisiko. Getestet wurde sowohl der Volllast-Kühlfall mit einem Volumenstrom von 45 Kubikmeter pro Stunde sowie der reduzierte Betrieb mit 25 Kubikmeter pro Stunde, jeweils mit einer Temperaturdifferenz von sechs Kelvin zwischen Zu- und Raumluft.

Die Prüfreihe ergab, dass mit dem Indul-Schlitzauslass unabhängig von der eingestellten Luftmenge eine gleichmäßige und optimale Strömungsform erreicht wird, sodass Untertemperaturen und Raumluftgeschwindigkeiten bis zum Eintritt in die Aufenthaltszone optimal abgebaut werden.  Die Frischluft verteilt sich also horizontal und vertikal gleichmäßig, ohne störendes Zugluftrisiko und ohne lokale Unbehaglichkeiten zu erzeugen, wie etwa Zugempfinden oder kalte Füße. In allen Bewertungskriterien konnte die beste Kategorie A (I) für die thermische Behaglichkeit im Aufenthaltsbereich gemäß DIN EN 16798-1 erzielt werden. Quelle: Kiefer Klimatechnik/jb

Thermische Behaglichkeit

Die Thermische Behaglichkeit spiegelt die Zufriedenheit einer Person in ihrer thermischen Umgebung wider. Einflussfaktoren sind Raumklima (Temperatur, relative Luftfeuchte, Luftgeschwindigkeit), Strahlungstemperatur (etwa von Wand oder Fenster), das Aktivitätslevel und die Kleidung der Person.

Ihre Berechnung wird durch die DIN EN ISO 7730 geregelt, welche die sogenannten vorausgesagte mittleren „Komfort-Werte“ PMV und PPD bestimmt. PMV (predicted mean vote) beschreibt die erwartete durchschnittliche subjektive Empfindung einer größeren Gruppe.  PPD (percentage of people dissatisfied) gibt den Prozentsatz der erwarteten unzufriedenen Personen an.

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