Heizen und Kühlen im Simultanbetrieb

Auf dem Areal einer ehemaligen US-Kaserne entwickelte die Stadt Göppingen ein Wohn- und Gewerbegebiet, das als „Stauferpark“ bekannt ist. Dort befindet sich auf einem rund 125 000 m² großen Grundstück neben den Produktionshallen auch das neue Büro- und Verwaltungsgebäude der Kleemann GmbH, die dort als mittelständischer Industriebetrieb und Teil der Wirtgen Gruppe rund 250 Angestellte beschäftigt. Da der ehemalige Produktionsstandort für die zukünftigen Aufgaben zu klein geworden war, hatte sich die Geschäftsführung für einen kompletten Umzug von Produktion und Verwaltung entschieden. Das schloss nicht nur den Neubau der Werks- und Lagerhallen sondern ebenso den eines neuen und modernen Büro- und Verwaltungsgebäudes mit ein.

Klimatisierung mit variablem Kältemittelmassenstrom

Bei der Planung für die technische Gebäudeausrüstung orientierte man sich an den heute für Gebäude dieser Art typischen Standards bzw. ging darüber noch hinaus. So wurden beispielsweise alle Arbeits­plätze über Datenbus-Leitungen voll vernetzt. Ebenso können Beleuch­tung, Jalousien oder die Klimatechnik sowohl individuell als auch von einem PC im Büro der Werksinstandhaltung aus gesteuert werden. Zur umfangreichen Ausstattung gehört die Klimatisierung der Arbeitsplätze und Aufenthaltsbereiche. Um das viergeschossige Gebäude zu temperieren und eine Raumtemperatur von ca. 21 °C bis maximal 26 °C zu gewährleisten, war zunächst eine Wärmeversorgung durch eine Fußbodenheizung vorgesehen. Zusätzlich sollte eine Klima­anlage installiert werden, um entstehende Wärmelasten abzuführen. Alternativ wurde während der Planungsphase diskutiert, das Gebäude stattdessen mit einer VRF-Klimaanlage (Variable Refrigerant Flow) auszustatten. Diese Technik nutzt das Prinzip der Temperaturverschiebung mittels eines varia­blen Kältemittelmassenstroms innerhalb des Gebäudes. Dabei kann Wärme von einem Bereich, der gekühlt wird in einen anderen Bereich, der einen Wärmebedarf aufweist, verschoben werden.

Mit Zwei-Rohr-System sparen

Die Verteilung des Kältemittels in seinen unterschiedlichen Aggregatzuständen sollte dabei ein Leitungssystem übernehmen, das nur zwei Leitungen zur Versorgung der verschiedenen Innengeräte benötigt. Im Vergleich mit konventionellen Anlagen zum Beispiel Fan Coil- oder Drei-Leiter-Systemen ergeben sich für das Zwei-Leiter-Rohrsystem folgende Vorteile: So ist ein wesentlich geringerer Platzbedarf für die Rohrleitungen erforderlich. Das kann erhebliche Auswirkungen auf die Planung von Rohrschächten und Geschossdurchführungen haben. Gleichzeitig reduziert sich die Anzahl der Lötstellen, was eine Zeit- und Kostenersparnis bei der Ausführung ermöglicht.

Das neue Büro- und Verwaltungsgebäude der Firma Kleemann in Göppingen wurde mit einer VRF-Multi-Split-Klimaanlage von Mitsubishi Electric ausgestattet. Mit Hilfe von Kältemittelverteilern (BC-Controllern) kann die vorhandene Energie im Gebäude dabei effizient genutzt werden. „Sowohl bei der Verbindung der BC-Controller mit den Außengeräten als auch beim Anschluss der Innengeräte erspart das Zwei-Rohr­system gegenüber konventionellen Systemen mit drei Rohren deutlich Material und Montagezeit“, bestätigt Daniel Öhler, Serviceleiter der Danner Kälte und Klima GmbH, die bei diesem Projekt die Ausführung übernommen hat. Darüber hinaus benötigen zwei Rohre auch deutlich weniger Platz in den abgehängten Zwischendecken. Ein Aspekt, der auch in dem Göppinger Verwaltungsbau – beispielsweise bei der termingerechten Einhaltung der ohnehin recht knapp bemessenen Bauzeit – eine wesentliche Rolle gespielt hat.

Bedarfsgerechte Abführung der Wärmelasten gewährleisten

Neben dem Büro- und Verwaltungsgebäude wurden auch einige Bereiche der Produktionshalle, beispielsweise Mitarbeiter-Sozialräume, mit Deckengeräten klimatisiert, um überschüssige Wärmelasten ab­zu­führen. Mit über 120 Innengeräten, zwölf Außengeräten, zahlreichen BC-Controllern, BacNET-Anbindung der Innengeräte sowie drei zentralen Fernbedienungseinheiten vom Typ „G50 A-Pro“ wird der Verwaltungsbau des Göppinger Unternehmens im monovalenten Betrieb geheizt und gekühlt.

In den Produktionsanlagen, dem Pförtnerhaus sowie in den Mitarbeiter- und Sozialräumen kommen ebenfalls Klimageräte von Mitsubishi Electric zum Einsatz. Diese werden allerdings über separate Außengeräte versorgt. Während mit den Deckenkassetten in den Mitarbeiterräumen sowie den beiden Einwege-Deckenkassetten in der Pförtner-Loge sowohl geheizt als auch gekühlt werden kann, dienen die Wandgeräte in den Büros der Werksmeister lediglich dazu, die Container und Server effektiv zu kühlen. „Dies ist ein wichtiger Aspekt, um auch in besonders stark von Wärmelasten betroffenen Arbeitsplätzen ein angenehmes Klima zu gewährleisten und die EDV vor Überhitzung zu schützen“ so Torsten Masch, Leiter der Werksinstandhaltung.

Auf dem Dach des vierstöckigen Gebäudes wurden vier Außeneinheiten der „Mr.-Slim“-Serie mit Power Inverter aufgestellt. Diese dienen lediglich dazu, das Wärme- sowie das Kühlregister der Lüftungsanlage zu versorgen. Zudem kamen hier acht „City Multi“-Außengeräte zum Einsatz, die im Zusammenspiel mit den BC-Controllern als kälte- und regelungstechnische Einheit dafür Sorge tragen, dass die Räume effizient klimatisiert werden. In den Kältemittelverteilern befinden sich Drei-Wege-Blockventile, die das flüssige und das gasförmige Kältemittel voneinander trennen. Das flüssige Kältemittel wird dann in die Abschnitte geleitet, die gekühlt werden muss, das gasförmige wird dorthin geführt wo geheizt werden muss.

Deckenkassetten für zugluftfreie Umluft

Im gesamten Gebäude sorgt eine raumlufttechnische Anlage für den notwendigen Luftaustausch in den einzelnen Räumen. Diese trägt über das Wärme- bzw. Kühlregister zu ca. 10 % zur Abdeckung des Temperaturbedarfs bei. Die übrigen rund 90 % liefert die VRF-Klimaanlage im Umluftverfahren. Das Foyer, die Seminarräume sowie der Kantinenbereich werden zur gleichmäßigen Verteilung der temperierten Luftmengen mit Vier-Wege-Deckenkassetten versorgt, bei denen die Luft im Coanda-Effekt den Raum durchströmt. In den oberen Büroetagen kommen diese Modelle neben den kompakten Vier-Wege-Deckenkassetten im Euroraster-Maß ebenfalls zum Einsatz. Kleine oder schmale Räume wurden mit einem oder mehreren kleinen Geräten ausgestattet.

Bei größeren Flächen und insbesondere bei höheren Decken eigenen sich die entsprechend in Abmessung und Leistung größer dimensionierten Geräte besser, da sie auch ein größeres Luftvolumen umwälzen können. „Der Vorteil gerade der großen Deckenkassetten liegt im Durchmesser des Ventilators, der eine absolut zugluftfreie Verteilung bei extrem hoher Leistung gewährleistet“, erklärt Helge Borsody Abteilungsleiter Stahlbau, der auch das Projekt betreute. Die Zugänglichkeit zu den Kassettengeräten wird durch die Verkleidung der Zwischendecken mit Gipskartonplatten nicht beeinträchtigt, da sämtliche Wartungsarbeiten, wie beispielsweise der regelmäßige Schmutzfilterwechsel durch Herausnehmen des Lüftungsgitters erfolgt.

Vollständige Einbindung in die Gebäudeautomation

Die Steuerung erfolgt bei dieser Anlage entweder über die individuelle Bedienung im Raum oder über einen zentralen PC, auf den Torsten Masch einen passwortgeschützten Zugriff hat. „Jedes einzelne Gerät verfügt über eine eigene IP-Adresse und kann sich zum Bespiel über ein installiertes ErrorCodeMailing in das Netzwerk einloggen. Dadurch ist die komplette Anlage jederzeit optimal steuerbar und es kann problemlos jede Art von Voreinstellungen vorgenommen werden. Im Sommer wird in diesem Objekt beispielsweise über die BacNET-Anbindung eine gleitende Innentemperatur gegenüber der Außentemperatur eingestellt. Das heißt je höher die Außentemperatur ist, desto höher wird auch die Innentemperatur, damit der Temperaturunterschied beim Betreten oder Verlassen des Gebäudes als angenehm empfunden wird“, erklärt Franz Gerstl, Regionalleiter von Mitsubishi Electric im Raum Stuttgart. Gesteuert wird die gesamte Anlage über eine Gebäudeleittechnik, die im gewerblichen Teil des Produktionsgeländes zusammenläuft. Im Gebäude wurden dafür einige hundert Meter Buskabel verlegt, bei denen auf längeren Strecken Signalübertragungsverstärker zum Einsatz kamen. Die Bedienung der Geräte erfolgt auf zwei unterschiedlichen Ebenen. Zum einen kann die Temperatur mit der Fernbedienung vor Ort individuell vom jeweiligen Nutzer eingestellt werden. Zum anderen besteht mit den zentralen Fernbedienungseinheiten die Möglichkeit, die einzelnen Geräte vom PC aus zu regulieren. Dadurch ergeben sich zahlreiche Möglichkeiten, den Komfort, die Effizienz sowie die Betriebssicherheit zu steigern.