Funktionsweise von Heiz-, Kühldecken
Kombinierte Heiz-, Kühldecken bzw. Kühlsegel sind durch einen hydraulischen Kreislauf (reines Wasser oder Wasser/Glykolgemisch) thermisch aktivierte Raumoberflächen. Durch eine Erwärmung oder Abkühlung der raumseitigen Fläche, durch das geheizte oder gekühlte Fluid, wird dem Raum Wärme zu- (Heizen) oder abgeführt (Kühlen).
Als Wärme-, oder Kältequelle sind vielfältige Varianten möglich (z.B. Luft-Wasser Wärmepumpen, Wasser/Wasser Wärmepumpen mit Erdsonden, Solarthermiekollektoren oder andere Heiz-, Kühlsysteme). Kombinationen mit Fotovoltaiksystemen oder thermischen, elektrischen Speichern sind ebenfalls möglich. Die Wärme- und Kältequelle erzeugt die benötigte Leistung zur Erhaltung der Raumtemperatur, indem Sie das durch die Fläche strömende Fluid und die angebundene raumseitige Oberfläche erwärmt oder abkühlt.
Die Wärmeübergabe der Fläche zum Raum basiert auf den grundlegenden Wärmetransportmechanismen: Konvektion, Wärmeleitung und Wärmestrahlung.
In der Praxis spielen folgende natürliche Prinzipien die tragende Rolle:
- Konvektion – die Raumluft wird erwärmt oder abgekühlt wird (wie z.B. bei einem Föhn oder einer Klimaanlage)
- Wärmestrahlung, mit welcher der Wärmeaustausch der Raumoberflächen beeinflusst wird (z.B. heiße Glut am Lagerfeuer, kühler Nachthimmel)
HEIZEN
stille Infrarotwärme
Kombination mit
regenerativen Energiequellen
Verzicht auf Heizkörper
KÜHLEN
konvektionslose Kühlung
mit Heizung im System
wartungsfrei & lautlos
keine Taupunktabschaltung
Konvektiv arbeitende Klimaanlagen und Heizsysteme
Heizfall
Konvektiv heizende Systeme finden sich zumeist in älteren Gebäuden, z.B. durch Konvektionsheizkörper mit Lamellen. Diese erwärmen die Raumluft zügig, sodass gefühlt eine schnelle Aufheizung des Raumes möglich ist. Massive Wände, insbesondere mit schlechtem Dämmwert, bleiben aber kalt. Aufgrund der nicht gleichmäßigen Temperaturverteilung kommt es daher oft zu einem unbehaglichen Raumgefühl. Die Wand ist kühl, die Raumluft ist warm und meist auch relativ feucht. Zusätzlich können durch die üblicherweise hohen verwendeten Vorlauftemperaturen höhere Strömungsgeschwindigkeiten der Luft entstehen. Dadurch werden Staub, Pollen und andere Partikel im Raum aufgewirbelt. Der Effekt wird in der Regel durch schlecht gedämmte Wände noch verstärkt.
Kühlfall
Für den Kühlfall arbeiten Luftklimaanlagen nach dem gleichen Prinzip. Durch Ventilatoren wird die Raumluft über einen engmaschigen Wärmetauscher geführt. Damit kühlt sich die Raumluft ab und wird im gleichen Zug auch entfeuchtet. Herausforderungen bei der Abkühlung von Luft sind die engen und zwingend notwendigen Wartungsintervalle der Staub- und Keim sammelnden raumseitigen Wärmetauscher. Durch die für die Wärmeübertragung notwendige Luftströmung treten oft unangenehme Zugluft und nicht nutzbare Raumbereiche auf (z.B. seitlich, oder direkt unter einem Aggregat oder im Strömungsbereich der Auslassdüse). Dies reduziert, insbesondere im Gewerbebau, die real nutzbare Fläche und Flexibilität maßgeblich. Die Zugluft und verwirbelte Keime können krank machen und eine potenzielle Gesundheitsgefahr darstellen. Die zumeist angegebenen Leistungen können oft nur unter maßgeblichen Kompromissen in der Behaglichkeit realisiert werden.
Mit Wärmestrahlung arbeitende Flächenheiz- und kühlsysteme
Heizfall
Als Wärmetransportmechanismus wird der jederzeit wirkende Austausch von Wärmestrahlung genutzt. Jede Oberfläche über dem absoluten Nullpunkt tauscht permanent Energie in Form von Wärmestrahlung mit der Umgebung aus. Luft ist dabei nahezu transparent für Wärmestrahlung. Daher wird im Innenraum durch Wärmestrahlung keine Luft direkt erwärmt oder abgekühlt. Eine z.B. 50 °C warme Wandfläche heizt damit die kühleren Decken und gegenüberliegenden Raumflächen auf. Durch die erwärmten Oberflächen erwärmt sich der Raum gleichmäßig durch die erwärmten Raumoberflächen.
“Wärmestrahlung heizt nicht direkt die Luft, sondern die Oberflächen im Raum.”
Zusätzlich steigt die Wärme nicht “nach oben”, sondern breitet sich in Lichtgeschwindigkeit als Wärmestrahlung, bzw. Infrarotstrahlung gleichmäßig in alle Raumrichtungen aus.
Kühlfall
Im Kühlfall geben die warmen Oberflächen im Raum Wärmestrahlung an die gekühlte Fläche ab. Über den Wasserkreislauf wird die Wärme dann aus dem Raum, bzw. Gebäude abtransportiert. Im Gegensatz zu Klimaanlagen, kühlen Flächenkühlsysteme nahezu ohne Konvektion. Dabei werden ebenfalls die Raumoberflächen, über die Abgabe von Wärmestrahlung an die gekühlte Fläche, abgekühlt. Durch die Abkühlung der einzelnen Raumoberflächen kühlt sich folglich die Luft und damit der gesamte Raum ab.
“Die gekühlten Flächen nehmen die Wärme der Raumoberflächen direkt auf.”
Flächenkühlsysteme und die Taupunkttemperatur
Bei bisherigen konventionellen Flächenkühlsystemen (Fußbodenheizungen, Kühldecken, Kühlsegel und Wandkühlungen) kann es im Sommer durch die hohe Taupunkttemperatur der Luft schnell problematisch werden. Insbesondere in Kombination mit natürlicher Lüftung, z.B. über Fenster wird die Taupunkttemperatur der Luft an den Kühlwasser führenden Leitungen erreicht.
Die mit 16-18 °C im Vorlauf betriebenen Kühlsysteme schalten bei Erreichen der Taupunkttemperatur im Vorlauf ab. Alternativ wird die Wassertemperatur erhöht, was die Kühlleistung im Betrieb maßgeblich reduziert. Die Taupunkttemperatur der Luft ergibt sich dabei aus der Temperatur und dem Feuchtegehalt der Luft. In Folge der Abschaltung mehren sich dann die Nutzerbeschwerden über zu heißes Raumklima und steigende Konzentrationsstörungen.
Durch diesen bisher bestehenden Effekt und das zunehmend wärmer werdende Klima im Sommer wird die Leistung konventioneller Flächenkühlsysteme maßgeblich reduziert. Insbesondere in Verbindung mit natürlicher Lüftung ist die konventionelle Flächenkühlung damit an mehreren Tagen oder sogar Monaten im Jahr ohne Funktion. Die bisher physikalisch unvermeidbare Unterschreitung der Taupunkttemperatur führt an der Kühlfläche und den wasserführenden Rohren zu Tauwasserausfall und langfristig zu Bauschäden.
Durch die in interpanel integrierte Umgehung der Taupunktproblematik, wird so ein hoher Sicherheitsfaktor geschaffen. Dieser lässt eine zuverlässige Abfuhr der Wärme aus dem Raum zu. Auch bei natürlicher Lüftung und im Hochsommer wird so ein angenehmes Raumklima gewährleistet.
FAQ
Das interpanel-System ist für gewerbliche und industrielle Bauprojekte entwickelt worden. Für Projekte im privaten Bereich erreichen Sie uns gern per Mail oder telefonisch.
Die interpanel Deckensegel können mit folgenden Funktionen konfiguriert werden:
- Kühlen + Heizen
- Kühlen + Heizen + Akustik
- Kühlen + Heizen + Akustik + Licht
- Akustik + Licht
Mit der akustisch wirksamen Klimaleuchte werden schon ab 20 °C Raumtemperatur sehr hohe Kühlleistungen erreicht. Die spezifische Kühlleistung hängt in der Praxis von Umgebungsfaktoren, z.B. Wärme durch Sonneneintrag, oder Wärme abgebende Geräte ab. Als Orientierungswerte dienen durch ein akkreditiertes Prüfinstitut ermittelte Norm-Prüfwerte:
- Kühlen: 136 W/m² (20 K ΔT)
Mit regenerativ erreichbaren Vorlauftemperaturen von ca. 10 °C sind Kühlleistungen von > 100 W/m² problemlos erreichbar.
Die interpanel Klimaleuchte mit HCL-LED-System führt zusätzlich die Wärmelast der LED’s direkt an den Kühlkreislauf ab. Dadurch ist mit einer Kühlleistung von ca. 213 W/m² (20 K ΔT), bzw. 183 W/m² (10 K ΔT) zu rechnen. Für die Auslegung empfiehlt es sich das instationäre Temperaturverhalten der Räume nach physikalischen und normativen Vorgaben abzubilden.
Für typische Büro- und Verwaltungsbauten ist eine Deckenbelegung von 20 – 35 % erforderlich um eine angenehme Temperierung sicherzustellen. Erfahrungsgemäß lassen sich so bis > 42 °C Außentemperatur und in Kombination mit natürlicher Lüftung (Fensterlüftung) Innentemperaturen von < 26 °C realisieren. Fragen Sie uns an.
Taupunktfühler sind zum Betrieb der interpanel Klimaleuchte und des Klimapanels nicht notwendig. Dadurch besteht auch kein Risiko der Abschaltung der Kühlfunktion und der Überhitzung im Sommer. Der Kühlwasserkreislauf ist tauwasserfrei gedämmt.
Die multifunktionalen interpanel Heiz- Kühldecken wärmen den Raum über angenehme Wärmestrahlung gleichmäßig in alle Raumrichtungen. Durch die Panels fließt im Heizbetrieb erwärmtes Wasser im Temperaturbereich von 25 – 40 °C. Eine Kombination mit Solarthermie, oder Wärmepumpentechnik ist aufgrund des niedrigen Temperaturniveaus ideal.
Generell können alle Wärme-, Kältequellen in den Heiz-, Kühlkreislauf eingebunden werden. Typischerweise kann eine Luft-Wasserwärmepumpe zum Heizen und Kühlen verwendet werden. Über Rohrleitungen versorgt diese die Panels mit warmen, oder gekühltem Wasser. Alternativ können auch regenerative Kältequellen, wie z.B. Erdsonden eingebunden werden. Für einen zuverlässigen Betrieb empfiehlt es sich meist noch eine Sole-Wasserwärmepumpe einzubinden. Mit einem System kann so angenehm geheizt und wirkungsvoll gekühlt werden.
Die Panels sind als Deckensegel getrennt vom Baukörper und belegen ca. 20-35 % der Deckenfläche. Die Gesamt-Aufbauhöhe beträgt minimal ca. 18 cm eine maximale Abhanghöhe ist frei definierbar. Eine für Seilabhänger oder Montageschienen tragfähige Deckenkonstruktion wird vorausgesetzt. Das Gesamtgewicht eines Panels beträgt betriebsfertig ca. 24 kg.
Im weitesten Sinne handelt es sich um normales Wasser. Für alle Heiz-, Kühlanlagen gilt, dass eine Korrosion im Kreislauf nicht zugelassen werden darf. Eine regelmäßige Überprüfung des Wassers trägt zur langen Lebensdauer bei.
Der Energieverbrauch einer Raumtemperierung/Raumklimatisierung unterliegt vielfältigen Einflussgrößen.
Für ein typisches Büro mit 25 m² Fläche und 3 interpanel Deckensegeln ist mit einer durchschnittlichen Wärmepumpe und einem COP von 3 mit Stromkosten (0,3 €/kWh) von ca. 0,075 €/Vollaststunde für 25 m² Fläche zu rechnen. Wenn eine regenerative Kühlung, z.B. über Erdsonden stattfindet, sind die Energiekosten mit effizienter Pumpentechnik nahezu vernachlässigbar.
Beispielhaft wurden im Projekt ABW-Architekten ca. 80 € Strom für ca. 250 m² gekühlte Fläche, im Spitzenmonat des Rekordsommers 2019, für die Einhaltung einer Temperatur von unter 26 °C, bzw. 24 °C gefühlte Temperatur, benötigt.
Dies entspricht ca. 1 kWh Strom/Monat*m² für die Kühlung in den Sommermonaten.
Sie können uns gern direkt telefonisch unter: 036693 4424 0 oder unter info@interpanel.com kontaktieren.
Die interpanel GmbH ist selbst Hersteller (Made in Germany) und Systemanbieter. Mit unserer langjährigen Expertise unterstützen wir den Bauherren, Planer und Architekten von der Vorplanungsphase bis über die Abnahme hinaus. In enger Zusammenarbeit mit den Beteiligten dimensionieren wir das System anhand der projektspezifischen Anforderungen. Mit dem systematisierten Produkt- und Planungskonzept schaffen wir so die Grundlage für einen sicheren, transparenten und zügigen Projektablauf.
Die Investitionskosten hängen projektspezifisch an zahlreichen individuellen Faktoren und können nur im Gesamtsystem und Projekt beantwortet werden.
Generell wird durch die Symbiose der Funktionen von Heizung, Kühlung, hochwirksamer akustischer Absorption und arbeitsplatzplatzkonformer HCL-LED Beleuchtung in einem vorgefertigten Modul ein maßgeblicher Anteil an Installations-, Koordinations-, Planungs- und Schnittstellenkosten eingespart. Dies kommt insbesondere durch das Nutzen des gesamten Funktionsspektrums der interpanel Klimaleuchte und Klimapanels zum Tragen. Durch den sehr hohen Nutzerkomfort, geringen Energiebedarf und ein beschwerdefreies Raumklima werden auch im Gebäude-Lebenszyklus für den Investor, bzw. Betreiber Kosten eingespart und die Zufriedenheit der Mitarbeiter erhöht. Als Projektbeispiel ist das Projekt der Fa. Sebastian Blum GmbH, ein IT-Webdevelopment Anbieter, zu nennen.
Ja, die Integration in z.B. eine Gipskartondecke ist problemlos möglich. Das interpanel-Deckensystem kann:
- als einzelnes Deckensegel, oder Gruppe abgependelt werden
- in eine bestehende Decke integriert sein
Die interpanel Klimaleuchte ist eine diffus strahlende Flächenleuchte. Mit einer Klimaleuchte können ca. 20 – 25 m² Fläche mit weit über 500 lx in Nutzerhöhe mit UGR << 19 energieeffizient ausgeleuchtet werden. Stehleuchten sind damit nicht mehr notwendig.
Die Lichtfarbe und Helligkeit/Dimmung kann von 3000 K (warmweiß) bis 6500 K (kaltweiß) stufenlos eingestellt werden.
Als Licht-Steuerung sind:
- 2- oder 4 fach EnOcean Taster (drahtlos und ohne Batterie über Funk),
- sowie einfache Taster oder/und
- Bewegungsmelder und Tageslichtsensoren kombinierbar.
- Für zentrale Steuersysteme steht Dali DT6 & Dali DT8 zur Verfügung.
Damit können alle Anforderungen seitens der Energieeffizienz, Steuerung und eines hochwertigen Lichtklimas abgedeckt werden.
