Erneuerte Erdfunkstelle Radom Raisting

Das Raumvolumen des Radoms beträgt rund 50 000 m³. Vor der energetischen Sanierung betrug die Solltemperatur des Raumvolumens 20 °C. Falls diese Temperaturvorgabe unterschritten wurde, musste das Radom beheizt werden. Diese Solltemperatur war notwendig, da die Menschen zum Teil direkt in dem Hüllenvolumen gearbeitet haben. Bei Schneefall wurde die Temperatur auf rund 26 °C erhöht, um sicherzustellen, dass dieser schnell genug abtaute, damit das Signal der Antenne nicht beeinflusst wurde. Wegen der schlechten Dämmeigenschaften der Hülle hatte diese Betriebsweise jedoch enorme Wärmeverluste zur Folge.

Bauphysikalisches Konzept

Aufgrund des Baualters waren ein Austausch der Hülle sowie eine Ertüchtigung des Sockelbereichs und der angrenzenden Flachdachbauten erforderlich. Da die Funktionstüchtigkeit der Antenne 1 erhalten bleiben sollte, wurde keine signalstörende Wärmedämmung der Hülle vorgesehen. Um die Wärmeverluste dennoch zu reduzieren, hat man sich dahingehend geeinigt, das Industriedenkmal lediglich frostfrei zu halten. Somit konnte beim Sockel und den Flachdachbauten ebenfalls bedenkenlos auf eine Wärmedämmung verzichtet werden.

Technisches Konzept

Gebäudebeheizung

Da gerade auch die Gebäudetechnik einen hohen Stellenwert im Hinblick auf den Denkmalschutz hat, sollte diese nur punktuell – wo notwendig – verändert werden. Daher werden die Heizregister der acht bestehenden Umluftheizgeräte zur kontrollierten Beheizung (Frostfreihaltung) der Traglufthalle genutzt. Hier erfolgt zunächst lediglich ein konvektiver Wärmeübergang bei ausgeschalteten Ventilatoren. Die bestehenden Heizungsrohrleitungen befinden sich als ungedämmte Ringleitungen im Sockelbereich und tragen somit ebenfalls zur konvektiven Beheizung bei. Bei einer unzureichenden Wärmeeinbringung werden die Umluftventilatoren von je zwei gegenüberliegenden Umluftheizgebläsen nacheinander in Betrieb genommen, um die Heizleistung zu erhöhen. Für den Gebläsebetrieb stehen insgesamt vier Umluftheizgebläse zur Verfügung. Derzeit wird die Raumluft des Radoms, welche in rund 5 m Höhe im Bereich des Sockels gemessen wird, auf ca. 8 – 10 °C geregelt. Grundsätzlich lässt sich die Raumlufttemperatur auf minimal 2 °C absenken. Die Frostfreihaltung der Traglufthallenzuluft erfolgt über ein bestehendes Heizregister. Insgesamt wurde darauf geachtet, die bestehenden Komponenten weitestgehend in das neue Beheizungskonzept einzubinden. Die Änderungen beschränkten sich auf einen Aus­tausch der Umwälzpumpen für die Umluftheizgeräte, einer hydraulischen Optimierung der Anbindung des Zuluftheizregis­ters und einer neuen Regelungsanlage.

Schneeabtauung

Die ursprüngliche Regelung der Schneeabtauung hatte eine Aufheizung des gesamten Hüllen­volumens auf 26 °C zur Folge, sobald bei einer Außenlufttemperatur unter 5 °C Niederschlag erfolgte. Um auch hier einen en­er­giesparenden Betrieb zu er­möglichen, wurde eine gezielte Schneeabtauung im Zenitbereich angestrebt. Hierfür wurden an den vier übrigen Umluftgebläsen gedämmte Textilschläuche befestigt. Diese insgesamt acht metallfreien Schläuche leiten die warme Luft direkt in den Kuppelbereich, um die Hüllenoberfläche im Zenitbereich auf rund 5 °C zu erwärmen. Dies hat ein Antauen des auf der Kuppel liegenden Schnees zur Folge, was zu einem Abrutschen des Schnees führt. Sobald die Außenlufttemperatur unter 3 °C fällt, wird der Niederschlag gemessen. Hält der Niederschlag länger als vier Stunden an, wird die warme Luft in den oberen Bereich des Radoms eingeblasen. Die Oberflächentemperatur der Hülle wird mit zwei unabhängigen Infrarotthermometern gemessen. Sobald die Hüllentemperatur über vier Stunden mindestens 5 °C erreicht hat, wird die Schneeabtauung wieder außer Betrieb genommen. Sollte die Schneelast, z. B. aufgrund eines Messfehlers, zu hoch werden, wird eine Verformung des Hüllenzenits durch zwei voneinander unabhängige Laserdistanzmessungen registriert. Sobald hier ein Grenzwert überschritten wird, werden alle acht Umluftheizgeräte in Betrieb genommen und das Hüllenvolumen entsprechend aufgeheizt, um eine Beschädigung der Hülle durch die Schneelast zu verhindern. Mit einer auf das Radom gerichteten Webcam lässt sich die Funktionsfähigkeit der Schneeabtauung auch aus der Ferne visuell überprüfen.

Stützluftgebläse

Um ein Zusammensacken der Radomhülle zu verhindern, muss im Raumvolumen ein Überdruck von mindestens 350 Pa gegenüber dem Umgebungsdruck herrschen. Da die Stabilität der Traglufthalle durch Windlasten erheblich beeinflusst wird, variiert die Raumluftdruckvorgabe in Abhängigkeit der Windgeschwindigkeit von unter 75 km/h bis über 100 km/h von 400 bis 1200 Pa. Die bestehenden fünf Stützluftventilatoren bedienten den vorgegebenen Druckbereich ursprünglich durch eine Kaskadenschaltung. Da die Drehzahl der historischen Ventilatoren nicht variiert werden konnte, erfolgte als Feinregelung ein Abbau von Überdruck durch vier Druckentlastungsklappen im Sockelbereich. Um den Strombedarf der Stützluftgebläse zu reduzieren, wurden Maßnahmen ergriffen, den Leckagevolumenstrom möglichst weit zu reduzieren. Hierfür wurden die Druck­ent­las­tungs­klap­pen ausgetauscht, die Tore der LKW-Schleuse sowie nicht mehr genutzte Entwässerungsleitungen innerhalb der Traglufthalle abgedichtet. Durch diese Maßnahmen konnte der Leckagevolumenstrom erheblich reduziert werden. Da die bestehenden Ventilatoren für den niedrigeren Volumenstrom nicht geeignet sind, mussten diese ergänzt werden. Hierfür wurde der Zuluftkanal um zwei dreh­zahl­geregelte, auf die neuen Undichtigkeiten abgestimmte Venti­latoren erweitert. Zwei der bestehenden Ventilatoren wurden verblecht und außer Betrieb genommen. Die übrigen werden als Redundanz vorgehalten. Sobald der Raumdruck einen zu niedrigen Schwellenwert erreicht, greift die ursprüngliche Regelung und schaltet die historischen Ventilatoren ein, um einen Schaden am Gebäude zu verhindern. Zusätzlich werden die Frequenzumrich­ter der zwei drehzahlgeregelten Ventilatoren hardwaremäßig um­gan­gen, um diese mit Nenndrehzahl zu betreiben, falls der Druck aufgrund eines defekten Frequenzumrichters zu stark ab­fal­len sollte.

Raumluftentfeuchtung

Der reduzierte Luftaustausch hat in Kombination mit der abgesenkten Raumlufttemperatur einen Anstieg der relativen Raumluftfeuchte zur Folge. Dies wiederum führt an kalten Oberflächen, wie der Hülle, zu Tauwasserausfall. Um den Ausfall zu begrenzen, muss die Raumluft entfeuchtet werden. Für eine möglichst energiesparende Umsetzung, wurden hierfür zwei Möglichkeiten vorgesehen. In erster Linie wird versucht die Raumluftfeuchte durch einen erhöhten Luftwechsel (Spülbetrieb) zu reduzieren. Im Spülbetrieb werden einer der neuen Stützluftventilatoren für einen Überdruck von 400 Pa in Betrieb genommen und eine Lüftungsklappe geöffnet, um den Luftaustausch zu erhöhen. Da eine Reglung der Entfeuchtung nach der relativen Raumluftfeuchte aufgrund der täglichen Temperaturschwankungen nicht zielführend ist, dient die absolute Feuchte in g/kg als Regelungsgröße. Hierfür wird die zugehörige absolute Feuchte in g/kg bei der niedrigsten Raumlufttemperatur der letzten 72 h und einer relativen Feuchte von 80 % berechnet. Sobald die absolute Außenluftfeuchte diesen Wert um mindestens 1 g/kg unterschreitet, wird der Spülbetrieb aktiviert, bis der Sollwert der absoluten Raumluftfeuchte erreicht wird oder die Außenluftfeuchte die Raumluftfeuchte nur noch um 0,5 g/kg unterschreitet. Die Regelung Spülluftbetrieb ist allerdings nur aktiv, wenn kein Sturm herrscht und die Regelung die Stützluft auf einen Sollwert von 400 Pa regelt.

Wenn der Spülluftbetrieb keine Trocknung der Raumluft ermöglicht, steigt die relative Raumluftfeuchte an, bis diese einen Wert von 85 % überschreitet. Sobald dies der Fall ist, wird ein Sorptionstrockner der Firma Munters mit elektrischer Trocknung des Sorptionsrads in Betrieb genommen. Um den Energiebedarf für die Trocknung auf ein Minimum zu reduzieren, wird der Sorptionstrockner – sobald der Mittelwert der Feuchtefühler 84 % unterschreitet – wieder abgeschaltet. Der Trockner befindet sich in der Traglufthalle und wird daher als Umluftgerät betrieben. Die notwendige Regenerationsluft wird hingegen direkt über eine Bohrung im Sockel von außen angesaugt und über die Anbauten wieder hinausgeführt.

Fazit

Durch die genannten Maßnahmen (Temperaturabsenkung und Gebäudeabdichtung) konnte der Energiebedarf beträchtlich gesenkt werden. Lediglich die nun notwendige Entfeuchtung hat eine geringe Reduzierung der Stromeinsparung zur Folge. Der Strombedarf für die Entfeuchtung wird jedoch nicht gesondert erfasst und ist unverzichtbar, da die Bausubstanz ansonsten unter dem Tauwasserausfall Schaden nehmen würde. Dennoch ist der Stromverbrauch im Jahr 2013 rund 85 % geringer als im Jahr 2008, bevor mit den Sanierungsmaßnahmen begonnen wurde. Der Wärme­bedarf fiel im Jahr 2013 rund 68 % geringer aus als im Jahr 2008. Der Heizwärmebedarf lag im Jahr 2013 bei rund 425 MWh. Bild 5 zeigt, dass die reale Energieeinsparung die Prognose bei Weitem übertrifft. Da die Raumlufttemperatur derzeit mit rund 8 bis 10 °C noch oberhalb von 2 °C liegt, wurde das Einsparpotential noch nicht vollständig ausgeschöpft.

Durch die Summe der ener­ge­ti­schen Sanierungsmaßnahmen konnte das Ingenieurbüro Hausladen GmbH eine Energieeinsparung von fast 70 % für den Eigentümer des Radoms erreichen. Trotz der massiv gestiegenen spezifischen Energiepreise konnte somit eine Ersparnis in Höhe von rund 93 000 €/a (rund 66 %) erzielt werden.