Forschungszentrum LogistikCampus

Architektur

Das Haus besteht aus einem sechsgeschossigen Büro­bau­kör­per und einem über zwei Ge­schosse reichenden Hör- bzw. Konferenzsaal. Vorgela­gert ist eine Foyerzone, die bei der späteren Erweiterung der Campusbebauung zur zentralen Erschließungsachse, der „Logistik­promenade“, weiterent­wickelt werden soll. Das Erdgeschoss ist durch Hörsaal- und Seminarnutzungen geprägt. Ergänzend sind hier Stuhllager, Sanitäranlagen, Erste-Hilfe-Raum und die Foyerflächen mit anschließender kleiner Versorgungsküche angeordnet. Der Saal ist als hochwertiger Konferenzraum konzipiert. Er fasst etwa 200 Personen und ist in zwei gleich große Säle teilbar. Die Trennung erfolgt über eine mobile Trennwand.

Die Erschließung des sechsgeschossigen Bürohauses erfolgt über zwei Treppenhäuser und einen behindertengerechten Aufzug. Ein offenes Treppenhaus schließt stirnseitig die Foyerzone ab. Es entwickelt sich um den Fahrstuhlschacht und erlaubt immer wieder den Blick über die gesamte Campusanlage. Auf der Nordseite befindet sich ein weiteres, geschlossenes Treppenhaus, das als erster Fluchtweg dient. Auf jeder Etage schließt sich an das Haupttreppenhaus eine Aufweitung an, die in unmittelbarer Nähe zu Teeküche und Copyräumen als offene Kommunikationszone genutzt werden kann.

Die 2. bis 5. OG zeigen ein jeweils ähnliches Flächenlayout und zeichnen sich durch ein hohes Maß an Flexibilität aus. Die Sani­tär­räume befinden sich jeweils in der erforderlichen Anzahl neben dem Fluchttreppenhaus.

Baukonstruktiv handelt es sich bei dem Gebäude um einen Stahlbeton-Skelettbau. Die tragenden Elemente in den Außenwänden sind als Scheiben bzw. als Stützen ausgebildet. Um die Spannweiten zu reduzieren wurde eine betonierte Mittelwand vorgesehen. Die Ausfachungen im Bereich der Außenwände wurden massiv ausgeführt. Die Innenoberflächen der Außenwände wurden geputzt und gestrichen. Alle übrigen Wände sind als leichte Trennwände in der erforderlichen Schall- und Brandschutzqualität ausgebildet. Die Geschossdecken wurden als Flachdecken ausgeführt. Die Dimensionierung der Decken ergab sich aus der Spannweite und aus den Anforderungen der vorzusehenden Bauteilaktivierung.

Aufgrund der Bauteilaktivierung wurden die Decken in den Büros als unbehandelte Sichtbetondecken ausgeführt. Der Saal wird über die Oberlichter natürlich belichtet, und die Oberlichter wurden zum Teil als RA-Öffnungen ausgebildet. Die Belüftung erfolgt über eine Wandverkleidung, die Entlüftung über die Decke. Die Fassaden wurden je nach Richtung unterschiedlich aus­geführt. Die Basis bilden feingliedrige Profile aus recyceltem Aluminium. Die Fensterelemente der West- und Ostseite sind in eine Metallhaut eingelassen und führen zu einem markanten Fassadenspiel.

Die Längsseiten sind im Bereich der Verkehrsflächen verglast und durch vertikale, feststehende und bewegliche Son­nen­schutz­ele­mente gegliedert. Der Wechsel von offenen, halboffenen und geschlossenen Flächen verleiht dem Haus einen eigenständigen und lebendigen Ausdruck. Die perforierten Oberflächen der Elemente bilden einen wirksamen Sonnenschutz und sind offen genug, um die Ansaugschächte der Lüftungsanlage zu verkleiden.

Die beiden Fassadenmotive sind aus abstrahierten Motiven der Logistik entwickelt. Sie erinnern an Lager- und Regalsysteme und lassen auf diese Weise die Funktionen des Hauses und die Zugehörigkeit zum LogistikCampus ablesbar werden.

Technische Gebäudeausrüstung

Die Abwasser-, Wasser- und Gasanlagen bestehen aus

Für die WC-Räume bestehen die sanitären Einrichtungen aus wandhängenden WC-Körpern mit Unterputzspülkasten, Waschtische 60 cm mit Einhebelarmatur und 5-l-WW-Speicher sowie der üblichen Ausstattung aus Spiegel, Seifenspender, Papierspender, Toilettenpapierhalter und -bürsten.

Die WC-Einrichtung für das Behinderten-WC besteht aus wandhängingem WC-Körper, UP-Spülkasten mit Fernauslösung, Stützklappgriffen mit Papierspender, Rückenstütze und Toilettenbürste. Die Waschtischeinrichtung wurde ebenfalls behindertengerecht mit unterfahrbarem Waschtisch, Einhand-Mischarmatur mit Men­gen- und Temperaturbegrenzung, UP-Siphon, Seifen- und Pa­pier­hand­tuchspender und Klapp­spiegel ausgestattet.

Die Teeküchen wurden mit Anschlüssen für eine Einbauspüle, 5-l-KWG-Speicher, WAS-Ventil und vier Schlauchventilen als Entnahmestelle in den Technikzentralen ausgestattet

Wärmeversorgungsanlagen

Wärmeerzeugung

Wärme- und Kälteversorgung der Baukernaktivierung (BKA)über Geo­thermie:

Bei der Entwurfsplanung wurde besonders auf die Nachhaltigkeit bezüglich des Energieverbrauchs für den Betrieb des Gebäudes geachtet. Die technischen Anlagen wurden so konzipiert, dass der gewünschte Komfort nicht gleichzeitig einen hohen Energie­verbrauch nach sich zieht (z.B. bei Einsatz einer Klimaanlage für den Bürotrakt).

Es wurde daraufhin der Einsatz einer Baukernaktivierung mit Heiz- und Kühlmöglichkeit über geothermische Energie für den Bürotrakt EG bis 5. OG geprüft und mit dem konventionellen System Fernwärme/Klimaanlage im Rahmen einer wirtschaftlichen Vorbetrachtung verglichen.

Mit der Energieerzeugung über Erdwärme und Wärmepumpe steht eine günstige, jedoch begrenzte, Energiequelle zur Verfügung. Im Sommer kann die notwendige Kühl­leis­tung ohne Betrieb der Wärmepumpe erzeugt werden. Aufgrund der hohen Speichermasse der Betondecke werden Spitzenlasten kompensiert. Hierdurch reicht die nur begrenzt zur Verfügung stehende Energie aus.

Zwischenfazit

Im Vergleich mit einem konventionellen System Fernwärme/Klimaanlage konnten mit der installierten energieeffizienten Anlagenkonzeption über Geother­mie und Baukernaktivierung Kos­ten eingespart werden.

Anlagenkonzeption

Es wurden Bohrungen in eine Tiefe bis zu 96 m eingebracht, und in diesen Bohrungen verlaufen die Rohre mit dem Übertragungsmedium. Die Bohrungen wurden im Abstand von mindes­tens 6 m nebeneinandergesetzt. Durch eine Trägerflüssigkeit (Sole = Wasser mit Glykol als Frostschutz) wird die Erdwärme zur Wärmepumpe gefördert und dann auf das entsprechend erforderliche Temperaturniveau gehoben.

Durch eine Zweikreisregelung und zwei Heizkreisverteiler pro Etage werden die Bauteilflächen in eine Zone Ost und eine Zone West eingeteilt, um die zeitlich unterschiedlich auftretenden thermischen Lasten abführen zu können. Die Vorlauftemperatur wird gleitend in Abhängigkeit zur Außentemperatur geführt.

Im Sommer wird nur die Medienpumpe betrieben und das Kühlwasser über Plat­tentauscher direkt an die Bau­kern­aktivierung übertragen. Die Wär­mepumpe ist dann außer Betrieb.

Zusammenfassung der

Anlagenkonzeption:

Ergänzende Wärmeversorgung

Zudem besteht ein Anschluss an eine vorhandene Fernwärmeleitung in der Heizungszentrale im KG des bestehenden Gebäudes. Die Wärmetauscherstation hat eine Leistung von 250 kW bei 120/70 ºC auf der Primär- und 70/45 ºC auf der Sekundärseite.

Mit der Fernwärme werden Klima- und Lüftungsanlagen, die Fußbodenheizung Hörsaal/Foyer sowie optionale Heizkörper für die Büroräume versorgt.

Wärmeverteilung

Steigleitungen und horizontale Verteilleitungen wurden mit nahtlosen Stahlrohrleitungen ausgeführt, die, entsprechend den Vorgaben, mit einer Dämmung versehen wurden.

Der statische Heizkreis Fußbodenheizung Hörsaal/Foyer wurde mit Mischventil und drehzahlgeregelter Pumpe, Vorlauftemperatur über Außentemperatur geregelt und t_v = 40 ºC ausgelegt; der statische Heizkreis optionale Heizkörper Büro mit Mischventil und drehzahlgeregelte Pumpe, Vorlauftemperatur über Außentemperatur geregelt und t_v/t_r = 70/45 ºC geplant. Die beiden Mischerkreise der Baukernaktivierung sind im Heizbetrieb mit 33/28 °C und im Kühlbetrieb mit 17/21 °C festgelegt. Der Heizkreis Anlage Hörsaal und innenliegende Räume wurde als dynamische Heizung mit drehzahlgeregelter Primär-Doppelpumpe, Sekundärkreisen mit Mischventil und Pumpe auf eine Spreizung von 70/45 ºC ausgelegt.

Raumheizflächen

Die Baukernaktivierung setzt wasserdurchflossene Rohrsysteme im Inneren von Speicherbauteilen, in diesem Fall die Beton-Massivdecke, ein. Der Begriff „Aktivierung“ bezieht sich auf das gezielte Speichern von Wärme bzw. Kälte im Bauteil, die Wärme- bzw. Kälteabgabe erfolgt rein passiv. Die Größe der Speicherwärme wird von den Temperaturen und der Geo­metrie des Bauteiles (Dicke, Wärmeleitwiderstände an den Oberflächen) bestimmt.

Da sich abgehängte Decken negativ auf die Wärme- bzw. Kälte­abgabe auswirken, wurde auf diese verzichtet. Es entstand eine Flächenheizung mit einer für die Behaglichkeit guten Wärme­abstrahlung. Durch den hohen Strahlungsanteil werden bereits Raumtemperatur ab 18 bis 19 ºC als angenehm empfunden.

Zielsetzung der Systemtechnik war auch eine Minimierung des Energieverbrauchs gegenüber anderen Systemen, wie Fernwärme/Heizkörper für die Beheizung und Klimaanlagen für die Kühlung der Räume.

Dem kommen zwei Faktoren entgegen:

Die Bauteilaktivierung wurde mit auf Drahtflechtmatten befestigten PE-Xc-Rohrelementen in Modulbauweise ausgeführt. Davon wurden rund 1900 m² in die Betondecke integriert. Die spezifische Heizleistung liegt bei max. ca. 50 W/m² (bei Raum­temperatur 20 °C), die spe­zifische Kühlleistung bei max. ca. 46 W/m² (bei Raumtemperatur 26 °C). Es werden Raumtemperaturen von 20 bis 23 °C im Winter und 24 bis 28 °C im Sommer erwartet.

Fußbodenheizung Foyer

Im Foyer ist eine Fußbodenheizung installiert. Das System besteht aus Noppenplatten zur individuelle Rohrverlegung und 15-mm- Polybuten-Kunststoffrohren. Die 13 Heizkreise sind auf eine minimale Gesamtleistung von 13,58 kW ausgelegt. Die Heizkreisverteiler sind im Unterputz untergebracht. Die Raumtemperaturregelung erfolgt über Raumthermostat und Durchgangsregelventile in der Vorlaufleitung vor den Heizkreisverteilern über die DDC-Regelung des Gewerks MSR-Technik.

Fußbodenheizung Hörsaal

Auch für den Hörsaal ist eine Fußbodenheizung zur Grundbeheizung installiert. Während des Betriebs übernimmt die Klimaanlage die Heizfunktion. Die Fußbodenheizung ist so ausgelegt, dass keine hohen Oberflächentemperaturen (max. 24 °C) notwendig sind. Hierdurch wird erreicht, dass sich bei schnell ändernden Raumkonditionen, z. B. vom Heiz- und Kühlbetrieb, die Oberflächentemperatur des Bodens nicht als zusätzliche Störgröße einstellt. Das System besteht ebenfalls aus Noppenplatten zur individuellen Rohrverlegung und 15-mm-Polybuten-Kunststoffrohren. Die zehn Heizkreise bieten auf einer Systemfläche von 227 m² eine Gesamtleistung von 9,6 kW. Da der Hörsaal in zwei Räume unterteilt werden kann, ist die Fußbodenheizung auch dementsprechend in zwei Regelzonen mit je fünf Heizkreisen unterteilt. Die Heizkreisverteiler sind in Aufputz untergebracht.

Die Fußbodenheizungen Foyer/Hörsaal werden über Fernwärme versorgt und sind an den vorbeschriebenen separaten Heizkreis mit 3-Wege-Ventil und Heizkreispumpe, Vorlauftemperatur über Außentemperatur vorgeregelt, angeschlossen. Die Raumtemperatur­regelung erfolgt über Raumthermostat und Durchgangsregelventile in der Vorlaufleitung vor den Heizkreisverteilern.

Optionale statische Heizflächen Büroräume

Da das Heizsystem des Bürotracks EG bis 5. OG mittels Bau­kernaktivierung keine Einzelraumregelung besitzt und nach Einschätzung des IML nicht ausgeschlossen werden kann, dass von den Nutzern die fehlende Eingriffsmöglichkeit nach Inbetriebnahme kritisch gesehen wird, wurden als Zusatzheizflächen Heizkörper mit Thermostatventilen für den Bürotrakt EG bis 5.OG in die Ausführungsplanung aufgenommen. Ausgeführt wurde jedoch nur das notwendige Rohrnetz bis zu den Heizkörpern, damit eine Nachinstallation möglich bleibt. Nach den positiven Erfahrungen aus der ersten Heizperiode nach Inbetriebnahme des Gebäudes ist der Einbau von zusätzlichen Heizflächen jedoch nicht erforderlich.

Lüftungstechnische Anlagen

Zu- und Abluftanlage „Innenliegende Räume/
Toilettenräume“

Die Toilettenräume EG bis 5. OG sowie innenliegende Lager- und Nebenräume EG bis 2. OG, wie Putzmittelraum, Teeküche, Kopierraum, wurden zur ausreichenden Belüftung über eine maschinelle Lüftungsanlage mit Zu- und Abluft versorgt. Hierfür ist eine gemeinsame zentrale Zu- und Abluftanlage installiert.

Die Auslegung der innenliegenden Toilettenräume erfolgte nach Arbeitsstättenrichtlinie 37/7 bzw. 18017 Teil 3 mit einem Luft­wechsel von 30 m³/h je Toi­lette und 15 m³/h je Urinal. Da­bei wurde ein minimaler Luftwechsel berücksichtigt, der nicht kleiner als das Fünffache des Rauminhalts sein darf. Für die innenliegenden Nebenräume wurde ein dreifacher Luftwechsel festgelegt.

Die Zu- und Abluft in WC-Räu­men wird über Tellerventile ein­ge­bracht bzw. abgesaugt. Die übrigen Räume erhalten Zu­luft­aus­lässe und Gitter. Die Zu- und Abluftsammelleitungen führen aus den angeschlossenen Räumen in die Lüftungsschächte.

In den Geschossen EG bis 5. OG abgehende Kanäle erhalten bei Durchdringung der F-90-Schachtwand Brandschutzklappen mit Schmelzlotauslösung. Die Schächte in Achse 1-2/B und 2-3/B enden in der Technikzentale. Die im UG in den Schacht geführten Kanäle erhalten Brandschutzklappen mit Rauchauslöseeinrichtungen und Federrücklaufmotor.

In dieser Zentrale wurde auch das Zu- und Abluftgerät aufgestellt. Die Gesamtabluftleistung der angeschlossenen Räume beträgt 2270 m³/h.

Die Anlage wurde mit folgen­den Funktionen ausgestattet:

Es wurde ein liegendes Innen­gerät in Modulbauweise mit doppelschaligem Gerätegehäuse aufgestellt. Zu- und Abluftgerät wurden übereinander platziert (Zuluft unten). Die Gehäuseausführung erfolgte nach VDI 6022. Alle von den Zentralgeräten ab­gehenden Kanäle erhielten Kanal­schalldämpfer. Während der Betriebszeit wird die Anlage mit konstanter Luftleistung betrieben. Über einen zweistufigen Ventilator wird im Nachtbetrieb die Leistung reduziert.

Teil-Klimaanlage Hörsaal

Der Hör- und Versammlungssaal im EG wurde für einen Betrieb mit einer Personenbelegung von bis zu 290 gerechnet. Zur individuellen Nutzung kann der Saal mittels einer mobilen Trennwand in zwei gleich große Räume unterteilt werden. Die Frischluftversorgung ist für die maximale Personenzahl sichergestellt und es wird eine erträgliche Raumtemperatur erreicht. Innere und äußere Kühl­lasten werden abgeführt. Außer­dem wird ein Teil der Heiz­leistung zur Deckung des Transmissionswärmebedarfs des Hörsaals, die nicht über die statischen Heizflächen eingebracht wird, über die Lüftungsanlage dem Hörsaal zugeführt.

Die Auslegung der Anlage erfolgte nach AMEV „RLT-Anlagen-Bau 2004“. Die Beheizung des Hörsaals erfolgt außerhalb der Betriebszeiten über eine Fußbodenheizung. Diese übernimmt jedoch nur die Beheizung des Hörsaals auf eine abgesenkte Raumtemperatur von 18 °C außer­halb der normalen Be­triebszeit des Hörsaals. Hierdurch kann die Klimaanlage außerhalb der Nutzungszeit des Hörsaals deaktiviert werden.

Die Fußbodenheizung wurde so ausgelegt, dass möglichst niedrige Oberflächentemperatu­ren zu erwarten sind, so dass mit keinen wesentlichen Nachteilen bei der Regelbarkeit der Raumtemperatur durch einen schnelle Änderung von Heiz- auf Kühlfall bei Betriebsbeginn mit hoher Personenauslastung zu rechnen ist. Während des Hörsaalbetriebs erfolgt die Beheizung über die raumlufttechnische Anlage.

Unter Anwendung der Vorgaben wurde eine dynamische Kühllastberechnung nach VDI 2078 durchgeführt und die hieraus resultierenden Luftleistungen berechnet. Weiterhin erfolgte eine Gegenüberstellung mit dem geforderten minimalen Außenluft-Volumenstrom.

Es wurde eine Teilklimaanlage als Einkanal-Mischluftanlage mit den Funktionen Filtern F5, rekuperative WRG mittels Plattenwärmetauscher, Mischen, Kühlen mit Klimakaltwasser 12/18 ºC, Heizen mit 45 bis 70 ºC Vorlauftemperatur und Filtern (Filterklasse F7) vorgesehen.

Dazu wurde eine Variabel-Volumenstromanlage zur separaten Regelung der Luftleistungen für die Räume Hörsaalbereiche 1 + 2 installiert. Für jeden Raumteil kann die Luftleistung autark angepasst werden. Die Zuluft wird über induktive Verdrängungsauslässe unterhalb der Sitzbankkonstruktion an den Längsseiten und an den Stirnseiten (Podium) zugeführt.

Die Frontgitter bestehen aus einem Lochblech. Hinter den Loch­blechen sind Drallauslässe integriert. Die Auslässe bringen die Zuluft turbulenzarm ein, können jedoch durch die induktive Wirkung der Drallauslässe mit niedrigeren Zulufttemperaturen als reine Quellauslässe beaufschlagt werden.

Durch die Art der Luftführung wird eine gute Beaufschlagung des Raumes mit Frischluft erreicht und eine größere Vermischung mit verbrauchter Raumluft vermieden. Durch die Thermik wird die durch Personen, elektrische Geräte, Beleuchtung und Sonnen­ein­strahlung erwärmte Luft nach oben steigen und über die oberhalb der Abhangdecke angeordneten Ablufteinlässe abgesaugt.

Unter den Sitzbänken an den Längsseiten Achsen 3 und 5 sind je zwölf Auslässe Bauhöhe 45 cm mit einer Länge von 1000 mm und einem Abstand unter­einander von 100 mm, an der Stirnseite (Podiumsseite) zudem je fünf Auslässe Bau­höhe 30 cm je Saalhälfte mit einer Länge von 1000 mm und einem Abstand untereinander von 100 mm angeordnet.

Die Unterkante der Stirnseitenauslässe wird vom Boden 25 cm abgesetzt, damit bei Bedarf ein Podium platziert werden kann. Über die Quellauslässe kann Zuluft mit einer min. Temperatur bis zu 6 K unter Raumtemperatur zugfrei in den Raum eingebracht werden (bei 27 ºC Raumtemperatur bis zu 21 ºC Zulufttemperatur). Aufgrund der Temperaturschichtung durch die turbulenz-
arme Strömung von unten nach oben, wird eine Ablufttemperatur oberhalb der Raumtemperatur erreicht. Bei 27 ºC Raumtemperatur ist mit 31 ºC Ablufttemperatur zu rechnen. Es kann somit eine max. Temperaturspreizung zwischen Zu- und Abluft von 10 K zur Ab­füh­rung der Wärmelasten an­ge­setzt werden.

Im Heizbetrieb ist eine Zuluft­temperatur von maximal 6 K über Raumtemperatur möglich (z. B. bei 22 ºC Raumtemperatur bis zu 28 ºC Zulufttemperatur). Die Abluft wird oberhalb der Abhangdecke über Schattenfuge jeweils separat aus den Hörsälen 1 und 2 abgesaugt.

Es wurde ein liegendes Innen­gerät in Modulbauweise mit doppelschaligem Gerätegehäuse aufgestellt. Zu- und Abluftgerät werden nebeneinander platziert. Die Gehäuseausführung erfolgt nach VDI 6022. Das Gerät wurde in einer separaten Lüftungszen­trale aufgestellt.

Dieser Bereich des Hörsaaltrakts ist zweigeschossig ausgeführt. Im EG sind die Räume Lager, Stuhllager und Flur untergebracht und grenzen direkt an den Hörsaal. Im 1.OG befindet sich die erwähnte Lüftungszentrale für den Hörsaal. Sie grenzt direkt an den Hörsaal. Diese Trennwand zum Hörsaal und die Geschossdecke zum EG wurden in der Feuerwiderstandsklasse F 90-AB ausgebildet. Die Lüftungskanäle, die durch vorgenannte Trennwand und Geschossdecke geführt werden, erhielten Brandschutzklappen mit motorischem Antrieb nach Lüftungsanlagen-Richtlinie LüAR NRW/Pkt. 6.1.4. Die Antriebe sind mit Federrücklauffunktion ausgestattet, damit bei Stromausfall das Schließen der Brandschutzklappen erfolgt.

Im zentralen Abluft- und Zuluftkanal direkt vor bzw. nach dem Zentralgerät werden Rauchauslöseeinrichtungen platziert. Bei Auslösung werden die Geräte abgeschaltet, Jalousieklappen an der Außenluftansaugung des Zuluftgeräts und Fortluftaustritt des Abluftgeräts geschlossen und die vorbeschriebenen motorisch angetriebenen Brandschutzklappen geschlossen.

Der Zuluftkanal verteilt sich nach dem Austritt aus dem Schalldämpfer in einzelne Verteilkanäle für die beiden Raumbereiche Hörsaal 1 + 2. Die Kanäle führen mittels der zuvor erwähnten Brandschutzklappen durch die Geschossdecke.

Vom Verteilkanal zweigen für die Auslässe an der Stirnseite Anschlusskanäle ab, die mittels Brandschutzklappen mit Schmelzlotauslösung durch die Trennwand Lager/Hörsaal geführt wurden. Die einzelnen Auslässe wurden von oben an den Anschlusskanal angebunden.

Für die Auslässe unter den Sitzbänken erfolgt die Kanalanbindung über bauseitige Beton-Bodenkanäle. In die Betonkanäle wurden verzinkte Verteil-Blechkanäle montiert. Senkrechte Anschlussleitungen DN 200 verbinden diesen Verteilkanal mit den Anschlusskästen der Auslässe.

Am Beginn des Betonkanals werden vertikal ausgerichtete Brandschutzklappen mit Schmelzlotauslösung montiert.

Steuerung- und Regelung der Klimaanlage

Die Anpassung des Außenluftanteils je nach Personenbelegung erfolgt automatisch, stufenlos über die Erfassung des Istwerts des CO₂-Anteils in der Raumluft als Maßstab für die Qualität dieser und jeweils separat für die Säle 1 und 2. Der ungünstigste Wert wird als Führungsgröße verwendet.

Über die Raumtemperatur der jeweiligen Saalhälfte wird die Luftleistung dem Bedarf über separate Volumenstromregler der Zu- und Abluft angepasst. Die Minimalleistung der Zentralanlage wurde begrenzt aufgrund der Kennlinie des Ventilators bei ca. 15 bis 20 % des Ausle­gungs­volumenstroms, somit bei 1500 bis 2000 m³/h. Über Fre­quenz­umformer wird die Drehzahl der Ventilatormotoren verändert und in Folge die Luftleistung.

Eine manuelle Verstellmöglichkeit der Anlagenleistung wurde über einen Fernversteller im Bedienraum „Präsentation“ A2.16 vorgesehen. Außerdem kann vom Hörsaal aus die Raumtemperatur im begrenzten Bereich von ±2 K abweichend von dem Sollwert verändert werden.

Es wurde zusätzlich eine Zeitsteuerung eingebaut. Hierüber wird die Klimaanlage nach Akti­vie­rung und nach Ablauf einer eingestellten Zeitspanne außer Be­trieb genommen. Hierdurch soll ein längerer Betrieb ohne Nutzung des Hörsaals verhindert werden.

Übersteigt die Raumtemperatur eines Hörsaal den Sollwert, wird der Volumenstrom über die Zu- und Abluftvolumenstromregler erhöht Die Zulufttemperatur wird im Kühlfall über einen Temperaturwächter auf 21 ºC nach unten begrenzt.

Unterschreitet die Raumtemperatur den Sollwert, wird das Regelventil des Nacherhitzer ge­öffnet Die Zulufttemperatur wird im Heizfall über einen Temperaturwächter auf maximal 28 ºC nach oben begrenzt.

Die Regelung und Steuerung der Klimaanlage erfolgt über die DDC-Unterstation Lüftung des Gewerks MSR. Hierüber wurden auch die sonstigen Steuer- und Überwachungsfunktionen wie Frostschutz, Keilriemen- und Filterüberwachung, Regelung Heiz- und Kühlregister sowie Wärmerückgewinnung des Zentralgeräts realisiert.

Für den Hörsaal ist eine freie Entrauchung über die Außenfenster/Dachhauben installiert. Nach Auslösung der Brandmeldeanlage werden die Lüftungsanlage Hörsaal außer Betrieb genommen und die motorischen Brandschutzklappen geschlossen. Hierfür wird von der Brandmeldeanlage ein potentialfreier Kontakt zur DDC-Regelung Lüftung zur Verfügung gestellt.

Umluftklimaanlage

zentraler Serverraum

Im zentralen Serverraum wurden Schaltschränke aufgestellt. In diesen sind EDV-Bauteile wie Server etc. dicht installiert. Durch die Geräte wird eine erhebliche Kühllast von maximal 25 kW abgegeben. Zur Ableitung der Kühllasten und Einhaltung der max. Raumtemperaturen für einen sicheren Betrieb der EDV ist eine Umluftklimaanlage verbaut.

Dabei sind Raumtemperaturen im Kaltgang von ≤ 23 °C und im Warmgang von ≤ 30 °C einzuhalten. An die Raumluftfeuchte wurden dagegen keine Anforderungen gestellt. Daher sind einteilige Schrankgeräte für den reinen Umluftbetrieb aufgestellt. Die geräteinterne Luftrichtung ist von unten nach oben. Die Klimakompaktgeräte werden im Nachbarraum aufgestellt. Im Serverraum erfolgt eine Trennung in Kalt- und Warmgangbereiche mit flexiblen Lamellenvorhängen.

Hierüber werden die folgen­den Ziele erreicht:

Die erforderliche Luftleistung mit Kalt-/Warmgangtrennung beträgt 7000 m³/h. Es wurden zwei Geräte mit jeweils 7000m³/h Luftleistung installiert. Hiervon ist ein Klimaschrank als Redundanzgerät vorgesehen. Dies ist zur Absicherung der ausreichenden Kühlung des Rechenzentrums bei Störungen an einem Klimaschrank notwendig.

Die Zuluft wird vom Gerät über luftdurchlässige Textilkanäle in Deckennähe in den Kaltgang eingebracht. Die Abluft wird direkt oberhalb der Schränke abgesaugt und von hier zu den Umluft-Klimageräten geleitet. Die Frischluftversorgung erfolgt über Anschluss an die zuvor beschriebene Zu- und Abluftanlage „Innenliegende Räume/Toilettenräume“ mit einem Vo­lumenstrom von 80 m³/h (Auslegung unter der Annahme, dass sich nicht mehr als zwei Perso­nen im Rechnerraum für längere Zeit aufhalten). Die Geräte sind mit jeweils einem integrierten Schaltschrank und DDC-Regler ausgestattet.

Kühlfall

Über die Führungsgröße Ablufttemperatur werden die Luftleistung und die Leistung des Kühlers geregelt. Übersteigt die Ablufttemperatur den Sollwert von 30 °C, wird die Luftleistung erhöht und das wasserseitige 2-Wege-Regelventil des Kühlregisters geöffnet. Die Zulufttemperatur wird im Kühlfall auf minimale 19 °C gesenkt.

Heizfall

Da ständig hohe Wärmelasten im Rechenzentrum anfallen, tritt der Heizfall nicht auf. Das Gerät hat keinen Erhitzer; auch statische Heizflächen sind im Raum nicht installiert.

Die integrierte DDC-Regelung hat eine Handbedienebene mit grafischem Display an der Schalt­schrankfront. Hierüber ist eine Abfrage von Ist- und Sollwerten sowie von Betriebs- und Einzelstörmeldungen möglich. Außerdem können Sollwertver­änderungen, Entstörung und Quittierung vorgenommen werden.

Betriebs- und Sammelstörmel­dungen werden für die Gebäude­automation des Gewerks MSR zur Fernüberwachung bereitgestellt.

Gebläsekonvektoren Besprechungsraum im 6. OG

Über die Betonkernaktivierung kann im Sommer auch begrenzt eine Kühlfunktion sichergestellt werden. Auf Grundlage eines zweifachen Luftwechsels zur Frischluftversorgung der anwesenden Personen wurde die Heiz- und Kühllast ermittelt. Das Ergebnis zeigte, dass die Heiz- und Kühl­leistungen der Betonkernaktivierung nicht ausreichen, um akzeptable Raumtemperaturen im Winter und Sommer zu erreichen.

Aus diesem Grund wurden für den Raum zusätzliche Gebläsekonvektoren installiert. Die Geräte müssen den zusätzlich notwendigen Heizbedarf von 5,2 kW und Kühlbedarf von 3,6 kW sicherstellen. Die Auslegung der Anlage erfolgte nach „AMEV RLT-Anlagenbau 2004“.

Es sind zwei Deckeneinbaugeräte oberhalb eines Deckensegels installiert. Die Gebläsekonvektoren arbeiten im Umluftbetrieb. Die Zuluft wird über das eingebaute Heiz-/Kühlregister nach Bedarf erwärmt oder gekühlt.

Kälteanlagen

Für das Institut wurde eine neue, energieeffiziente Kälteversorgung installiert. Hierüber wird auch der Kältebedarf der Klimaanlagen der Neubaumaßnahme LogistikCampus gedeckt. Für einen möglichst störungsfreien Betrieb der neuen EDV-Serverräume im Bestandsgebäude und im Neubau musste eine 100 %-ige Redundanz der Kälteversorgung erreicht werden.

Außerdem wurde die im Bestandsgebäude vorhandene, zentrale Kälteanlage durch zwei neue Kältemaschinen ersetzt, die folgende max. Kälteleistung zur Verfügung stellen:

Die zwei Kompakt-Kältemaschinen zur Außenaufstellung sind mit luftgekühlten Hubkolbenverdichtern und freier Kühlung über Wasser/Glykol-(Sole-)Kühler vor den Kühlluftventilatoren des Verflüssigers ausgestattet. Als Kältemittel wird Ammoniak (NH₃) eingesetzt. Dies verursacht gegenüber herkömmlichen Kältemitteln keinen „Treibhauseffekt“ beim Entweichen in die Atmosphäre (ODP = 0). Außerdem wird hierdurch eine geringe elektrische Leistungsaufnahme der Verdichter erreicht.

Über die Freikühleinrichtung kann ab ca. 18 °C Außentemperatur durch Vorkühlung des Klimakaltwassers ohne Verdichterbetrieb Kälteleistung zur Verfügung gestellt werden. Dies hat besonders für die Klimaanlagen EDV-/Rechnerräume/Büroräume mit hohen, ganzjährigen, inneren Kühllasten durch EDV-Komponenten wesentliche energetische Vorteile. Ab ca. 6 °C Außentemperatur wird die Kälteleistung zu 100 % von der Freikühleinrichtung zur Verfügung gestellt, wofür nur ca. 6 kW elektrische Leistung benötigt wird (nur Betrieb der Axialventilatoren). Bei einer Außentemperatur von 0 °C ist für die Freikühleinrichtung eine elektrische Anschlussleitung von ca. 2 kW installiert.

Nach statischer Überprüfung war eine Aufstellung der Kältemaschinen oberhalb der Dachfläche des Bestandsgebäude Matlog-Halle möglich. Es mussten jedoch Stahlträger-Unterkonstruktionen mit Stützen bis zu den Betonbindern der Hallenkonstruktion vorgesehen werden. Um eine ausreichende Zugänglichkeit zu den Maschinen zu gewährleisten, war ein neuer Dachausstieg erforderlich.

Von den Maschinen führen die Klimakaltwasser-Vor- und -Rücklaufleitungen DN 100 durch das Dach direkt in die MatLog-Halle. Oberhalb der Unterzüge wurden die Leitungen zusammengeführt.

Diese weiterführende Leitung DN 150 ist an der Innenseite der Nordfassade bis zum Untergeschoss installiert. Die Vor- und die Rücklaufleitung DN 150 sind an einen Pufferspeicher 2000 l angeschlossen. Dieser dient auch als hydraulische Weiche zwischen den Kältekreisläufen Erzeuger/Verbraucher. Jeder Kältekreis ist mit einer Doppelpumpenanlage ausgestattet. Über externe bauseitige Frequenzumformer und Drucksensoren in der Vor- und Rücklaufleitung wird bei Änderung der Abnahmeleistung der Verbraucher der Druck im Rohrnetz im Kältekreis konstant gehalten. Dies erfolgt durch Anpassung des Volumenstroms über Drehzahlregelung der Pumpen. Zwischen Pufferspeicher und Netzpumpen ist an der Rücklaufleitung eine Druckhaltungsanlage mit Entgasungsfunktion angeschlossen.

Elektrotechnik

Die Beleuchtung der Büroarbeitsplätze erfolgt mittels Energiespar-Langfeldleuchten, abgependelt, direkt/indirekt strahlend mit integrierten Präsenzmeldern und Dämmerungswächter.

Bei der Wahl der Beleuchtung der Büros wurde besonders auf Nachhaltigkeit, was den Energieverbrauch und somit die Energieeinsparung betrifft, Wert gelegt. Es wurden Energiesparleuchten in Verbindung mit dimmbarem EVG und Präsenzmelder gewählt. Aufgrund durchgeführter Untersuchungen, von z. B. der Fa. Osram, wurde eine Energieeinsparung von konventionellen T8-Leuchtstofflampen mit VVG (z. B. 2 x 58 W-Leuchten) gegenüber T5-Leuchten (2 x 28 W-Leuchten) mit dimmbarem EVG und Präsenzmelder von ca. 75 % erzielt. Bezogen auf die ungefähre Anzahl von 110 Stück für den Neubau des LogistikCampus ergibt sich bei einer Jahresbrenndauer von ca. 2000 Betriebsstunden ein Strombedarf von 2000 x 110 x 2 x 58 W = 25 520 kWh bei herkömmlichen Leuchten. Der benötigte Energiebedarf in der Energiesparvariante errechnet sich dann auf 25 520 x 75 % = 6380 kWh bei Verwendung der vorgesehenen effizienten Beleuchtung. Dies entspricht einer Einsparung von 19 140 kWh im Jahr oder bei dem Umrechnungsfaktor für CO₂ des zuständigen Energieversorgers von 258 g/kWh = 4938 kg, also nahezu 5 t CO₂-Einsparung im Jahr beim Einsatz einer hochmodernen Beleuchtung.