Büros im Sommer kühlen: Was ist ist besser geeignet, stille Kühlsegel oder eine Klimaanlage?

Eine Klimatisierung oder gute Temperierung im Büro wird für Nutzer, Bauherren und Betreiber von Büros in Zukunft immer wichtiger. Nicht nur längere und heiße Sommer, sondern auch höhere interne Lasten durch Geräte können die die Raumtemperatur schnell über angenehme Temperaturen treiben. Überhitzte Büros oder eine stickige Raumluft reduzieren dann die Zufriedenheit der Mitarbeiter, oder Mieter. In ungünstigen Fällen werden Büroräume unbenutzbar und Mieter denken über einen Wechsel der Flächen nach.

Der Bedarf an ein effizienten, gesunden und möglichst wirtschaftlichen Temperierung von Büroflächen ist klar. Dennoch sind trotz des zunehmenden Bedarfs, zahlreiche Büros in Deutschland noch nicht mit einer bedarfsgerechten Raumkühlung ausgestattet. Die vermeidlich hohen Investitionen und die Auswahl des passenden Systems stellen den Bauherren vor einige Herausforderungen.

Zunächst wird im Zuge energetischer Sanierungen ausschließlich der Heizwärmebedarf adressiert. Dieser kann durch verschiedene Maßnahmen und Abhängig vom Projekt z.B. durch eine bessere Wand- und Dachgeschossdämmung oder einen Fenstertausch, optimiert werden. Häufig wird jedoch nicht bedacht, dass die bessere thermische Hülle nicht nur den Heizwärmebedarf reduziert, sondern auch den Kühlbedarf erhöht. Insbesondere die im Sommer entstehende Wärme wird im Gebäude gespeichert und kann so in der geschlossenen Hülle nur sehr langsam oder nicht entweichen. Eine Nachtlüftung ist aus sicherheitstechnischen oder anderen Aspekten ebenfalls oft nicht möglich oder ausreichend.

Wenn die Büros dann unerträglich heiß sind und sich Mitarbeiter beschweren, wird schnell über eine dezentrale mobile Klimaanlage nachgedacht. Hiervon raten wir generell ab, da die Betriebskosten und das Ergebnis in vielfältiger Hinsicht sehr unzufriedenstellend ist.

Konvektive Luftkühlung über eine Klimaanlage

Eine Klimaanlage arbeitet nach dem Prinzip der konvektiven Kühlung. Dadurch wird die im Raum befindliche Luft über ein gekühltes Register mit Kühlrippen geführt. An diesen auf ca. 5-8 °C gekühlten Rippen wird die Raumluft abgekühlt und entfeuchtet. Die austretende Luft wird dann gekühlt und entfeuchtet dem Raum wieder zugeführt. Optionale Filter vor dem Register können Partikel der Raumluft filtern. Diese müssen unbedingt regelmäßig gewartet werden. Es kann vorkommen, dass die Filter in Kontakt mit dem anfallenden Kondenswasser kommen. Der optimale Nährboden für Keime und Schimmel ist geschaffen.

Aus physikalischer Sicht basiert und das Funktionsprinzip einer Klimaanlage darauf, dass zunächst die kalt zugeführte Luft nach dem Register auf ca. 10-16 °C abgekühlt wird und diese dann Wände, Decken und Böden langsam abkühlt. Systembedingt muss die Raumlufttemperatur am Thermostat relativ kühl eingestellt werden, um die höhere Wand- und Deckentemperatur zu kompensieren.

Die vom Nutzer gefühlte Temperatur ist einfach betrachtet ein Mittelwert aus der Oberflächentemperatur der umgebenden Raumflächen und der Raumlufttemperatur.

Tipp: Mit dem kostenlosen Onlinerechner der Unviersity of California Berkeley kann man anhand verschiedener Parameter die Temperaturen und Komfortniveaus berechnen.

Vor- und Nachteile

  • theoretisch ist eine hohe Kühlleistung möglich
  • Entfeuchtung der Luft kann ein Vorteil sein
  • die empfohlene praktische Komfortgrenze für die Kühlleistung liegt bei ca. 20-30 W/m² Raumfläche
  • Einblasbereiche der Zuluft können im Raum nicht genutzt werden, die Luftgeschwindigkeit sollte nach DIN EN 7730 für eine geringe Zugluftgefahr unter 0,12 m/s liegen
  • regelmäßige Wartung und eine Kondensatleitung ist zwingend erforderlich
  • statistisch sind > 60% der Nutzer in luft- klimatisierten Büros unzufrieden* (Link)
  • Geräuschentwicklung
  • hoher Energieverbrauch durch Vollklimatisierung
  • in der Regel keine Fördermöglichkeiten

Stille Kühlung über Heiz-, Kühlsegel

Kühlsegel arbeiten nach dem Prinzip des Austausches von Wärmestrahlung zwischen den Oberflächen im Raum. Physikalisch gesehen tauscht jede Oberfläche (auch bei gleicher Temperatur der Oberflächen) Wärmestrahlung miteinander aus. Dies passiert in der Regel unbemerkt. Gut wird dies bei einem Kachelofen, oder vor dem Gefrierschrank deutlich. Die Wärme, oder Kühle ist unmittelbar spürbar, auch wenn keine Luft ausgetauscht wird. Am Gefrierschrank strahlt mehr Wärme von der warmen Hand in die kühle Fläche hinein. Aufgrund der hohen Temperaturdifferenz von -18 °C und einer 30 °C warmen Hand wird dies direkt als ein kühles Gefühl auf der Haut bemerkt.

Das Prinzip des Austausches von Wärmestrahlung ist eine hocheffiziente und angenehme Art für die Heizung und Kühlung von Lebens- und Arbeitsstätten. Hierzu bieten sich Heiz-, Kühlsegel aufgrund der möglichen hohen Leistung und Flexibilität besonders an. Denn Kühlsegel können auch für die komplette oder als Ergänzung zur bestehenden Heizung genutzt werden. Statt gekühltem Wasser mit typischerweise 8-16 °C wird erwärmtes Wasser mit ca. 30-40 °C durch die Segel geleitet, um Wärmestrahlung aus dem Raum aufzunehmen, oder in den Raum abzugeben.

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Nachgerüstete akustisch wirksame Klimaleuchten und Klimapanel

Ein maßgeblicher Vorteil dieser Technik ist, dass Sie nahezu komplett zugluftfrei und selbstregulierend arbeitet. Es ist in diesem Fall sogar günstig die Arbeitsplätze direkt unter den Segeln zu platzieren, um so direkt die Wärme vom Nutzer abzuführen oder zuzuführen. Probleme wie eine zu trockene Raumluft sind systembedingt durch eine ausschließliche erste Erwärmung der Raumflächen – statt der Raumluft, ausgeschlossen.

Systemtechnisch findet die Versorgung mit kaltem, oder warmen Wasser durch einen geschlossenen hydraulischen Kreislauf statt. Dieser kann z.B. durch eine Luft-Wasserwärmepumpe, oder Sole-Wasser Wärmepumpe die notwendigen Temperaturen und Leistungen erzeugen. Durch ein Kaltwassersystem wird die notwendige Systemtechnik auf ein Minimum begrenzt und im Gebäude zirkuliert nur Wasser als Wärmeträger. Potenziell klimaschädliches Kältemittel kann durch die Verwendung von natürlichen Kältemitteln komplett vermieden werden. Für die Kühlung ist auch eine Einbindung von regenerativ gekühlten Quellen, wie z.B. Erdsonden, möglich.

Vor-und Nachteile

  • Raumtemperaturabsenkung kann etwas langsamer als bei der Klimaanlage sein
  • sehr hohe Kühlleistung bei Verwendung taupunktunabhängiger Kühlsegel möglich
  • Kombination mit natürlicher Lüftung, Fensterlüftung ist problemlos in taupunktunabhängiger Ausführung möglich
  • wartungsfrei
  • keine Luftentfeuchtung, diese kann optional eingebunden werden
  • Kombination mit arbeitsstättenkonformer Beleuchtung, Akustik und Heizung möglich
  • eine Installation für 4 Raumklimalösungen
  • Luftgeschwindigkeiten auch bei hoher Leistung < 0,12 m/s
  • Kombination und Ergänzung der bestehenden Heizung möglich
  • Attraktive Förderkonditionen von 20- 50 % (BAFA)
  • projektspezifisch ist der Einbau und Nachrüstung auch im laufenden Geschäftsbetrieb möglich

Ergebnis

Für die Auswahl eines neuen Raumklimasystems spielen nicht nur technische, sondern auch wirtschaftliche, organisatorische und psychologische Aspekte eine wichtige Rolle. Ein gutes System zur Aufrechterhaltung eines angenehmen Raumklimas ist eine langfristige Investition, die sich direkt nicht nur über die Energiekosten, sondern auch über die Personalkosten amortisiert. Eine gesteigerte Produktivität und Zufriedenheit der Mitarbeiter wirkt sich direkt auf einen erfolgreichen Geschäftsbetrieb aus. Durch einen entsprechenden Vergleich und Fachplanung kann ein passendes System definiert und umgesetzt werden. Flächentemperierungen, wie die interpanel Klimaleuchte und das Klimapanel sind speziell für die Nachrüstung und den Neubau von Bürogebäuden und Flächen entwickelt. Neben den attraktiven Förderkonditionen kann so nicht nur ein wirtschaftliches, sondern auch multifunktional und gesundes Raumklimasystem Ihre Flächen aufwerten.

Warum ein taupunktunabhängiges Kühlsegel?

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Natürliche Fensterlüftung in Kombination mit taupunktunabhängigen Heiz-, Kühlsegeln für die komplette Beheizung, Kühlung, Akustik und tageslichtnahe Beleuchtung bei ABW Architekten

Das heißer und schwüler werdende Sommerklima macht den Einsatz von konventionellen taupunktabhängigen Flächenkühlsystemen kaum mehr möglich. Sobald die relative Raumluftfeuchte über 50 % ansteigt oder Fenster für eine kurze Durchlüftung geöffnet werden schalten die Systeme in der Regel ab. Eine Alternativ erhöhte Vorlauftemperatur reduziert die Kühlwirkung derart, dass die hohen Lasten nicht mehr abgeführt werden. Im Gegensatz dazu sind alle Systeme von interpanel taupunktunabhängig, das heißt, dass auch bei Vorlauftemperaturen unterhalb der Taupunkttemperatur der Umgebungsluft der zuverlässige Betrieb möglich ist. Dadurch wird der Betrieb der Kühlfunktion sichergestellt und angenehm über den gesamten Tag gekühlt. Die optionalen Funktionen für die Beheizung, akustische Absorption und tageslichtnahe HCL-LED-Beleuchtung runden die Sytemlösung ab.

Quellen

Zuletzt abgerufen am: 1.07.2021

haufe.de/arbeitsschutz, “Fehlende Wartung der Klimaanlage kann teuer werden” Artikel vom 25.08.2017
https://www.haufe.de/arbeitsschutz/sicherheit/fehlende-wartung-der-klimaanlage-kann-teuer-werden_96_419906.html
Verein Deutscher Ingenieure e.V. – VDI “Hygieneanforderungen an Klimaanlagen” Artikel vom 23. Juli 2019
https://blog.vdi.de/2019/07/hygieneanforderungen-an-klimaanlagen/
Europäische Gebäuderichtlinie EPBD 2018, Inspektion von Klimaanlagen
https://enev-online.de/epbd/2018/epbd_2018_15_inspektion_klimaanlagen.htm
Inspektion und Wartung von RLT-Anlagen, Artikel von 05/11
https://www.kka-online.info/artikel/kka_Inspektion_und_Wartung_von_RLT-Anlagen_1270010.html
 Tartarini, F., Schiavon, S., Cheung, T., Hoyt, T., 2020. CBE Thermal Comfort Tool : online tool for thermal comfort calculations and visualizations. SoftwareX 12, 100563. https://doi.org/10.1016/j.softx.2020.100563

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